Генетический контроль устойчивости образцов местного ячменя к ринхоспориозу

Ринхоспориоз (возбудитель – Rhynchosporium secalis (Oudem.) J.J. Davis) – одна из наиболее вредоносных болезней ячменя. Высокая изменчивость гриба обусловливает появление новых агрессивных патотипов и, соответственно, потерю устойчивости сортов. Установлено, что большинство районированных в последнее время сортов ячменя и выявленных ранее источников устойчивости  к R. secalis восприимчивы к этому патогену. Лишь один ген устойчивости, Rrs9, сохраняет эффективность против популяций возбудителя болезни в России. Цель исследования – поиск доноров эффективных генов устойчивости ячменя к возбудителю ринхоспориоза, способных легко передавать данный признак при гибридизации. Чем больше разнообразие генов, используемых в селекции, тем медленнее приспособление паразита и длительнее срок их «полезной жизни». Изучали наследование устойчивости к ринхоспориозу у 33 выделенных нами ранее местных образцов ячменя из Китая, Индии, Непала и Эквадора. Анализ взаимодействия тест-клонов R. secalis с растением-хозяином показал отличие аллелей, обусловливающих устойчивость к патогену у 32 форм ячменя, от эффективных ранее генов Rrs4, rrs6, rrs7, а также от сохраняющего эффективность Rrs9. Установлено, что 30 образцов защищены новыми нетождественными генами устойчивости к ринхоспориозу. Предполагается, что образцы к-18398 и к-16231 из Китая имеют аллельные гены устойчивости к R. secalis, а ген (гены) устойчивости образца к-31075 (Непал) аллелен гену Rrs9. С помощью гибридологического анализа показано, что образцы к-3307, к-15868, к-18989 и к-3481 из Китая защищены эффективными генами устойчивости к R. secalis, различающимися между собой и не аллельными генам Rrs4, rrs6, rrs7 и Rrs9. Образцы к-15868 и к-3481 имеют по два комплементарных рецессивных гена устойчивости к R. secalis, к-18989 – два рецессивных гена, а образец к-3307 – один рецессивный ген устойчивости к патогену. Гены устойчивости у этих форм проявляются на протяжении всех этапов онтогенеза растений.

1. Abang M.M., Baum M., Ceccarelli S., Grando S., Linde C.C., Yahyaoui A.H., Zhan J., McDonald B.A. Pathogen evolution in response to host resistance genes: evidence from fields experiments with Rhynchosporium secalis on barley. Phytopathology. 2006;96(6):S2.

2. Anisimova A.V. Search for sources of resistance to barley net blotch, foot rot, and scald. Vtoraya Vserossiyskaya konferentsiya «Sovremennye problemy immuniteta rasteniy k vrednym organizmam». [Proc. 2nd All Russia Conference “Current Problems of Plant Immunity to Harmful Organisms”]. Saint-Petersburg, 2008;80-83. (in Russian)

3. Bjørnstad A., Patil V., Tekauz A., Marøy A.G., Skinnes H., Jensen A., Magnus H., MacKey J. Resistance to scald (Rhynchosporium secalis) in barley (Hordeum vulgare L.) studied by near-isogenic lines: I. Markers and differentials isolates. Phytopathology. 2002;92(7): 710- 720.

4. Briskina O.S., Terentieva I.A. Screening of a barley collection for scald resistance. Vestnik zashchity rasteniy = Plant Protection News. 2000;1: 105-106. (in Russian)

5. Flor H.H. The complementary genic systems in flax and flax rust. Adv. Genet. 1956;8:29-54.

6. Hanemann A., Schweizer G.F., Cossu R., Wicker T., Röder M.S. Fine mapping, physical mapping and development of diagnostic markers for the Rrs2 scald resistance gene in barley. Theor. Appl. Genet. 2009;119(8):1507-1522. DOI 10.1007/s00122-009-1152-9.

7. Konovalova G.S. Izmenchivost vozbuditelya rinkhosporioza yachmenya pri bespolom razmnozhenii. Metodicheskie ukazaniya [Variability of the barley scald pathogenic agent at sexless propagation, a technical guide]. Saint-Petersburg, VIR Publ., 2003. (in Russian)

8. Konovalova G.S. Rinkhosporioz. Izuchenie geneticheskikh resursov zernovykh kultur po ustoychivosti k vrednym organizmam. Metodicheskoe posobie [Scald: study of genetic resources for pest resistance in cereal crops, a technical guide]. Moscow, Rosselkhozakademiya Publ., 2008;129-135. (in Russian)

9. Konovalova G.S., Soboleva O.N. Barley accessions from South-East Asia as donors of resistance to the scald causative agent (Rhynchosporium secalis (Oud.)). Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2010;44(3):248-254. (in Russian)

10. Lakin G.F. Biometriya [Biostatistics]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1990. (in Russian)

11. Lebedeva L.V., Tvaruzek L., Konovalova G.S. Virulence analysis of Russian and Chech populations of the barley scald agent Rhynchosporium secalis. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2006;40(4):337-342. (in Russian)

12. Merezhko A.F., Erohin L.M., Judin A.E. Effektivnyy metod opyleniya zernovykh kultur. Metodicheskie ukazaniya [An efficient method of grain crop pollination. Technical guide]. Leningrad, VIR Publ., 1973. (in Russian)

13. Odintsova I.G., Peusha Kh.O. On the composite structure of the locus Lr23, controlling resistance to brown rust in wheat. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii = Bulletin of Applied Botany, of Genetics, and Plant Breeding. 1984;85:13-19. (in Russian)

14. Thirugnanasambandam A., Wright K.M., Atkins S.D., Whisson S.C., Newton A.C. Infection of Rrs1 barley by an incompatible race of the fungus Rhynchosporium secalis expressing the green fluorescent protein. Plant Pathol. 2011;60(3):513-521. DOI 10.1111/j.1365-3059.2010.02393.x.

15. Zaffarano P.L., McDonald B.A., Zala M., Linde C.C. Global hierarchical gene diversity analysis suggests the fertile crescent is not the center of origin of the barley scald pathogen Rhynchosporium secalis. Phytopathology. 2006;96(9):941-950. DOI 10.1094/PHYTO-96- 0941.

16. Zhan J., Yang L., Zhu W., Shang L., Newton A.C. Pathogen populations evolve to greater race complexity in agricultural systems – evidence from analysis of Rhynchosporium secalis virulence data. PLoS ONE. 2012;7(6):e38611. Available at: (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3377678/pdf/pone.0038611.pdf). DOI 10.1371/journal.pone.0038611.