Нарастающая угроза мутантов гриба стеблевой ржавчины пшеницы делает очень важным скрининг сортов культуры на устойчивость. В этом контексте китайские исследователи протестировали ряд национальных сортов, в том числе тех, что были получены еще от советской пшеницы.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива исследователей (Колледж защиты растений Шэньянского сельскохозяйственного университета; Институт стандартов сельскохозяйственного качества и технологий испытаний, Ляонинская академия сельскохозяйственных наук; Институт технических культур Хэйлунцзянской академии сельскохозяйственных наук) о том, почему сейчас крайне важно тестирование сортов пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине: «Пшеница играет решающую роль в глобальном снабжении продовольствием и продовольственной безопасности. Однако культура подвержена различным заболеваниям, из которые стеблевая ржавчина, вызываемая Puccinia graminis f. sp.tritici (Pgt), находится в фокусе особого внимания ученых.
С 1970-х годов использование сортов пшеницы, несущих ген устойчивости Sr31, позволяло эффективно контролировать эту болезнь.
Однако, проблема в том, что Pgt проявляет способность постоянно изменять свою вирулентность, преодолевать устойчивость сортов и приводить к эпидемиям. Например, Ug99, новая раса Pgt, преодолевающая устойчивость Sr31, была впервые зарегистрирована в Уганде в 1999 году. Эта раса, названная TTKS и впоследствии переименованная TTKSK, демонстрирует характеристики быстрой мутации и вирулентности. В настоящее время за последние два десятилетия в 14 странах было идентифицировано 15 мутировавших рас, принадлежащих к линии TTKSK, которые успешно уклоняются от устойчивости глобально используемых генов Sr (Sr31, Sr24, Sr36, Sr31 + Sr36 + Sr38 и Sr24 + Sr31 + Sr38).
Например, в 2013 году появление новой расы Pgt спровоцировало вспышку стеблевой ржавчины пшеницы в Эфиопии, что привело к почти 100% потере урожая сорта пшеницы «Дигалу». В 21 веке в нескольких европейских странах произошли вспышки стеблевой ржавчины пшеницы - там, где болезнь отсутствовала десятилетиями. В 2013 и 2014 годах мутировавшие расы выявляли в Германии, Дании, Великобритании, в 2016-ом произошла вспышка в Италии на сортах твердой и мягкой пшеницы в Сицилии, в 2017 году – в Швейцарии, а в 2020 – в Ирландии.
Что касается Китая, то исторически сложилось так, что заболеваемость стеблевой ржавчиной пшеницы наблюдалась в основном в северо-восточном регионе Внутренней Монголии, северо-западных районах яровой пшеницы и южной провинции Юньнань. Исторически статистические данные показывают, что с 1920-х по 1970-е годы девять крупных эпидемий опустошили засеянные пшеницей регионы на северо-востоке, что привело к ошеломляющим потерям. Однако с 1970-х годов это заболевание эффективно сдерживается, в основном оно возникает спорадически в локализованных районах.
Ген Sr31 присутствует примерно в 60% сортов пшеницы в Китае, что потенциально делает расовую группу Ug99 существенной угрозой. Следовательно, было крайне важно провести анализ сортов пшеницы, чтобы оценить их текущую устойчивость к стеблевой ржавчине пшеницы и выявить присутствующие специфические гены устойчивости.
На сегодняшний день идентифицировано более 70 генов Sr, происходящих как от культурной пшеницы, так и от ее диких родственников. Хотя большинство из них придают расоспецифическую устойчивость, некоторые гены устойчивости, включая Sr2, Sr55, Sr57 и Sr58, не обладают расовой специфичностью.
Учитывая постоянный риск стеблевой ржавчины и мутации гриба, в этом исследовании использовались молекулярное тестирование, постулирование генов и анализ происхождения для выявления наличия генов устойчивости у 45 популярных сортов пшеницы из провинций Шаньдун, Шаньси и Хэбэй. Кроме того, были проверены их полевые реакции на две преобладающие расы (34MRGQM и 21C3CTHTM) в Китае.
Доктор Ян Хунфэй из Хэбэйского сельскохозяйственного университета внес свой вклад в подбор 45 различных сортов пшеницы для этого исследования. Сорок три моногенные линии, использованные в этом исследовании, получены из Института иммунитета растений Шэньянского сельскохозяйственного университета. Эти линии сыграли важную роль в оценке спектра вирулентности Pgt и подтверждении надежности используемых молекулярных маркеров.
Следует отметить, что Sr31 и Sr5 являются наиболее распространенными генами, применяемыми в селекционных программах на устойчивость к стеблевой ржавчине.
Результаты идентифицировали семь генов Sr (Sr31, Sr38, Sr30, SrTmp, Sr22, Sr19 и Sr5) в 35 сортах пшеницы. Из них 23 сорта содержали Sr31.
Sr31 в настоящее время является наиболее широко используемым геном устойчивости к стеблевой ржавчине в Китае. С 1960-х годов сорта пшеницы Советского Союза и Румынии, содержащие Sr3, были интродуцированы и широко использовались в программах селекции пшеницы по всему Китаю. И хотя Sr31 восприимчив к Ug99, он по-прежнему демонстрирует отличную устойчивость ко всем расам Pgt в Китае.
Следует отметить, что на данный момент в Китае Sr5 также является важным геном устойчивости, играя жизненно важную роль в накоплении лигнина и каллозы в тканях пшеницы после заражения стеблевой ржавчиной, что предотвращает полегания растений.
В ходе полевой оценки 37 (82,2%) и 39 (86,7%) сортов пшеницы продемонстрировали устойчивость к самым распространенным расам стеблевой ржавчины в Китае 34MRGQM и 21C3CTHTM соответственно. При этом 33 сорта пшеницы (73,3%) проявили устойчивость ко всем испытанным расам. Результаты исследования внесут значительный вклад в будущие исследования в области селекции пшеницы на устойчивость к стеблевой ржавчине».
По статье группы авторов (Фу Гао1, Сяньсинь Ву, Хуэйян Сунь, Цзие Ван, Си Чен, Лунмэй Цзоу, Цзиньцзин Ян, Ифань Вэй, Синьюй Ни, Цянь Сунь, Тианья Ли), опубликованной в журнале Agriculture 2024 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
