Характеристика популяций Pyrenophora tritici-repentis, Parastagonospora nodorum и Parastagonospora pseudonodorum на территории Тамбовской области по наличию генов-эффекторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследования проводили с целью характеристики популяций Pyrenophora tritici-repentis, Parastagonospora nodorum и Parastagonospora pseudonodorum на территории Тамбовской области на наличие генов-эффекторов Tox1, Tox3, ToxA и ToxВ с использованием связанных с ними молекулярных маркеров. Инфекционные образцы отобраны в 2022 г. с листьев яровой и озимой пшеницы, выращенной на участке, расположенном в северо-восточной части Центрально-Черноземного региона. Предшественник - чистый пар. Виды P. nodorum и P. pseudonodorum отмечены на сортах яровой пшеницы в конце вегетации растений. Гриб P. tritici-repentis поразил сорта как озимой, так и яровой пшеницы. C использованием молекулярных маркеров, проведена идентификация генов, кодирующих NEs у 68 изолятов гриба P. tritici-repentis с 19 сортов озимой пшеницы, 100 изолятов вида P. nodorum с 10 сортов яровой пшеницы и 70 изолятов P. pseudonodorum с 7 сортов яровой пшеницы. Среди изученных изолятов P. nodorum отмечены как единичные гены Tox1, Tox3 и ToxА, так и сочетания по два гена в одном генотипе. В генотипе изолятов P. pseudonodorum не отмечено присутствие гена ToxА. Выявлены изоляты грибов, генотипы которых несут Tox1 и/или Tox3. Ген ToxB в изученной популяции P. tritici-repentis не выявлен, тогда как ToxА был широко представлен. Встречаемость в популяции P. nodorum генов ToxА составила 30 %, Tox1 - 20 %, Tox3 - 30 %; в популяции P. pseudonodorum отмечали Tox1 - 57,1 % и Tox3 - 30 %; в популяции P. tritici-repentis был представлен ToxА - 76,5 %. Штаммы P. tritici-repentis, P. nodorum и P. pseudonodorum, охарактеризованные по наличию генов-эффекторов, будут использованы при создании искусственных инфекционных фонов для выявления источников и доноров устойчивости к листовым пятнистостям.

Об авторах

Н. М Коваленко

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Email: info@vizr.spb.ru
196608, Санкт-Петербург, Пушкин, ш. Подбельского, 3

Ю. В Зеленева

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

196608, Санкт-Петербург, Пушкин, ш. Подбельского, 3

В. П Судникова

Среднерусский филиал Федерального научного центра им. И. В. Мичурина

Email: tmbsnifs@mail.ru
392553, Тамбовская обл., Тамбовский р-н., пос. Новая Жизнь, ул. Молодежная, 1

Список литературы

  1. Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Тамбовской области в 2021 году и прогноз развития вредных организмов в 2022 году / сост. Н. П. Сдвижков, О. И. Илларионова, М. В. Савенкова и др. Тамбов: ООО "Издательский дом "Тамбов", 2022. 134 с.
  2. Genome-scale phylogenies reveal relationships among Parastagonospora species infecting domesticated and wild grasses / D. Croll, P. W. Crous, D. Pereira et al. // Persoonia. 2021. Vol. 46. P. 116-128. doi: 10.3767/ persoonia.2021.46.04.
  3. Видовой состав возбудителей септориозов пшеницы в европейской части России и идентификация генов-эффекторов SnToxA, SnTox1 и SnTox3 / Ю. В. Зеленева, И. Б. Аблова, В. П. Судникова и др. // Микология и фитопатология. 2022. Т. 56. № 6. С. 441-447. doi: 10.31857/S0026364822060113.
  4. Novel sources of resistance to Septoria nodorum blotch in the Vavilov wheat collection identified by genome-wide association studies / H.T.T. Phan, K. Rybak, S. Bertazzoni et al. // Theor Appl Genet. 2018. Vol. 131, P. 1223-1238. doi: 10.1007/s00122-018-3073-y.
  5. Pyrenophora tritici-repentis: a plant pathogenic fungus with global impact. In: Genomics of plant-associated fungi: monocot pathogens / Ciuffetti L. M., Manning V. A., Pandelova I. et al. / Dean RA, Lichens-Park A, Kole C (eds). Berlin: Springer, 2014. P. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-44053-7_1(дата обращения: 03.03.2023). doi: 10.1007/978-3- 662-44053-7_1.
  6. Impact of crop rotation and soil tillage on the severity of winter wheat leaf blotches / B. Bankina, G. Bimsteine, I. Arhipova et al. // Rural Sustain Res. 2021. Vol. 45. No.340. P. 21-27. doi: org/10.2478/plua-2021-0004.
  7. Ким Ю. С., Волкова Г. В. Желтая пятнистость листьев пшеницы: распространение, вредоносность, расовый состав (обзор) // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 2 (50). С. 105-116. doi: 10.18286/1816-4501-2020-2-105-116.
  8. Михайлова Л. А., Мироненко Н. В., Коваленко Н. М. Желтая пятнистость пшеницы. Методические указания по изучению возбудителя желтой пятнистости Pyrenophora tritici- repentis и устойчивости сортов., СПб: ВИЗР, 2012. 64 с.
  9. Vistas of tan spot research / E. D. de Wolf, R. J. Effertz, S. Ali, et al. // Can J Plant Pathol. 1998. Vol. 20. No. 4. P. 349-370. doi: 10.1080/07060669809500404.
  10. Ali S., Francl L. J. Population race structure of Pyrenophora tritici-repentis. Prevalent on wheat and noncereal grasses in the great plains // Plant Dis. 2003. Vol. 87. No. 4. P. 418-422. doi: 10.1094/ pdis.2003.87.4.418.
  11. Ciuffetti L. M., Tuori R. P., Gaventa J. M. A single gene encodes a selective toxin causal to the development of tan spot of wheat // Plant Cell. 1997. Vol. 9. Np. 2. P. 135-144. doi: 10.1105/tpc.9.2.135.
  12. Strelkov S. E., Lamari L., Ballance G. M. Characterization of a host-specific protein toxin (Ptr ToxB) from Pyrenophora tritici-repentis // Mol Plant-Microbe Interact. 1999. Vol. 12. No. 8. P. 728-732. doi: 10.1094/ MPMI.1999.12.8.728.
  13. Identification of a chlorosis-inducing toxin from Pyrenophora tritici-repentis and the chromosomal location of an insensitivity locus in wheat / R. J. Effertz, S. W. Meinhardt, J. Anderson, et al. // Phytopathology. 2002. Vol. 92. No. 5. P. 527-533. doi: 10.1094/ PHYTO.2002.92.5.527.
  14. Phenotypical and genotypical characterization of Pyrenophora tritici-repentis races in Brazil / V. V. Bertagnolli, J. R. Ferreira, Z. Liu, et al. // Eur J Plant Pathol. 2019. Vol. 154. No. 4. P. 995-1007. doi: 10.1016/j.fgb.2017.10.004.
  15. Characterization of the ToxB gene from Pyrenophora tritici-repentis /j. P. Martinez, S. A. Ottum, S. Ali, et al. // Mol Plant-Microbe Interact. 2001. Vol. 14. No. 5. P. 675-677. doi: 10.1094/MPMI.2001.14.5.675.
  16. Martinez J. P., Oesch N. W., Ciuffetti L. M. Characterizati on of the multiple-copy host-selective toxin gene, ToxB, in pathogenic and nonpathogenic isolates of Pyrenophora tritici-repentis // Mol. Plant-Microbe Interact. 2004. Vol. 17. P. 467-474. doi: 10.1094/MPMI.2004.17.5.467.
  17. Kim Y. M., Strelkov S. Heterologous expression and activity of Ptr ToxB from virulent and avirulent isolates of Pyrenophora tritici-repentis // Can J Plant Pathol. 2007. Vol. 29. No. 3. P. 232-242. doi: 10.1080/07060660709507465.
  18. Duba A., Goriewa-Duba K., Wachowska U. A review of the interactions between wheat and wheat pathogens: Zymoseptoria tritici, Fusarium spp. and Parastagonospora nodorum // Int. J. Mol. Sci. 2018. Vol. Article 1138. URL: https://www.mdpi.com/1422-0067/19/4/1138. (дата обращения: 03.03.2023). doi: 10.3390/ijms19041138.
  19. A triple threat: the Parastagonospora nodorum SnTox267 effector exploits three distinct host genetic factors to cause disease in wheat / Richards J. K., Kariyawasam G. K., Seneviratne S., et al. // New Phytol. 2022. Vol. 233. No. 1. P. 427-442. doi: 10.1111/ nph.17601.
  20. Friesen T. L., Faris J. D. Characterization of Effector- Target Interactions in Necrotrophic Pathosystems Reveals Trends and Variation in Host Manipulation // Annu Rev Phytopathol. 2021. Vol. 59. P. 77-98. doi: 10.1146/annurev-phyto-120320-012807.
  21. Diversity in morphotypes and necrotrophic effectors (Nes) of Pyrenophora tritici-repentis strains in Latvia and Belarus /j. Kaņeps, I. Moroсko-Biсevska, B. Bankina, et al. // Cereal research communications. 2022. Vol. 50. P. 1037-1043. doi: 10.1007/s42976-022-00255-4.
  22. Коломиец Т. М., Пахолкова Е. В. Дубовая Л. П. Отбор исходного материала для создания сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу. М.: Печатный город, 2017. 56 с.
  23. Doyle J. J., Doyle J. L. Isolation of plant DNA from fresh tissue // Focus. 1990. Vol. 12. P. 13-15.
  24. Identification and characterization of the SnTox6-Snn6 interaction in the Parastagonospora nodorum - wheat pathosystem / Y. Gao, J. D. Faris, Z. Liu, et al. // Mol. Plant Microbe Interact. 2015. Vol. 28. P. 615-625. doi: 10.1094/MPMI-12-14-0396-R.
  25. Andrie R. M., Pandelova I., Ciuffetti L. M. A combination of phenotypic and genotypic characterization strengthens Pyrenophora tritici-repentis race identification // Phytopathology. 2007. Vol. 97. P. 694-701. doi: 10.1094/PHYTO-97-6-0694.
  26. Ubiquity of ToxA and absence of ToxB in Australian populations of Pyrenophora tritici-repentis / E. A. Antoni, K. Rybak, M. P. Tucker et al. // Australasian Plant Pathology. 2010. P. 39. P. 63-68. doi: 10.1071/AP09056.
  27. Мироненко Н. В., Орина А. С., Коваленко Н. М. Генетический полиморфизм ядер штаммов Pyrenophora tritici-repentis по генам-эффекторам ToxA и ToxB // Генетика. 2021. Т. 57. № 5. С. 528-535. doi: 10.31857/S0016675821040093.
  28. Частота гена ToxА в популяциях Pyrenophora tritici- repentis на Северном Кавказе и северо-западе России / Н. В. Мироненко, О. А. Баранова, Н. М. Коваленко и др. // Микология и фитопатология. 2015. Т. 49.№ 5. С. 325-329.
  29. Мироненко Н. В., Коваленко Н. М., Баранова О. А. Характеристика географически отдаленных популяций Pyrenophora tritici- repentis по вирулентности и генам токсинообразования ToxA и ToxB // Вестник защиты растений. 2019. № 1 (99).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023