ИДЕНТИФИКАЦИЯ ГЕНОВ-ЭФФЕКТОРОВ Parastagonospora nodorum, P. pseudonodorum В ТАМБОВСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ И ГЕНОВ-ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К NEs У СОРТОВ И СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ



Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В последнее десятилетие в Тамбовской области отмечается увеличение агрессивности септориозов зерновых культур. Цель данного исследования заключается в оценке популяций грибов Parastagonospora nodorum и P. pseudonodorum в 2023 году по наличию генов-эффекторов, а также выявлении аллелей генов Snn1/snn1, Snn3/snn3, которые контролируют чувствительность или устойчивость пшеницы к токсинам PtrTox1 и PtrTox3. С использованием молекулярных маркеров была проведена идентификация генов, кодирующих некротрофные эффекторы (NEs), у 192 изолятов гриба Parastagonospora spp., полученных с различных сортов и гибридных линий яровой мягкой и твердой пшеницы. Среди изученных изолятов P. nodorum были обнаружены комбинации генов Tox3 и Tox267 в одном генотипе, у изолятов P. pseudonodorum присутствовали гены ToxА или Tox1. В данной работе впервые были использованы праймеры SnTox2DONRF/SnTox2DONRS для анализа российских популяций гриба Parastagonospora spp. С использованием метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) было определено, что 2 сорта (Тамбовчанка и Память Плахотника) и 11 гибридных линий (Л-8252, Л-8114, Л-82/60, Л-43-9, Л-43-1, Stb-92, Stb-92(a), Stb-89, Stb-89(a), Stb-34, Rl-6-22) обладают рецессивным аллелем snn1, который обеспечивает защиту растений от токсина PtrTox1. Сорт пшеницы Тамбовчанка и 2 гибридные линии (Stb-7/15, Rl-6-22) несут рецессивный аллель snn3 на хромосоме B1, который придает устойчивость к токсину PtrTox3.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Юлия Витальевна Зеленева

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений"

Автор, ответственный за переписку.
Email: zelenewa@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9716-288X

доктор биологических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории микологии и фитопатологии

Россия

Валентина Павловна Судникова

Email: sudnikova47@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5367-1340

кандидат сельскохозяйственных наук

Иван Викторович Гусев

Email: tmbsnifs@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1063-4739
Россия

Ольга Александровна Баранова

Email: baranova_oa@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9439-2102

Список литературы

  1. Fones H., Gurr S. The impact of Septoria tritici blotch disease on wheat: An EU perspective // Fungal Genet Biol. 2015. Vol.79. P. 3–7. doi: 10.1016/j.fgb.2015.04.004
  2. Birr T, Hasler M, Verreet J-A, Klink H. Temporal Changes in Sensitivity of Zymoseptoria tritici Field Populations to Different Fungicidal Modes of Action // Agriculture. 2021. Vol. 11. No. 3. P. 269. doi: 10.3390/agriculture11030269
  3. Petit-Houdenot Y., Lebrun M.H., Scalliet G. Understanding plant-pathogen interactions in Septoria tritici blotch infection of cereals. In: Achieving durable disease resistance in cereals // London, UK: Burleigh Dodds Science Publishing. 2021. P. 263–302. doi: 10.19103/AS.2021.0092.10
  4. Зеленева Ю.В., Аблова И.Б., Судникова В.П., Мохова Л.М., Конькова Э.А. Видовой состав возбудителей септориозов пшеницы в европейской части России и идентификация генов-эффекторов SnToxA, SnTox1 и SnTox3 // Микология и фитопатология. 2022. Т. 56. №6. С. 441-447. doi: 10.31857/S0026364822060113
  5. Зеленева Ю.В., Ганнибал Ф.Б., Казарцев И.А., Судникова В.П. Молекулярная идентификация, гены-эффекторы и вирулентность изолятов гриба Parastagonospora nodorum из Алтайского края (Россия) // Микология и фитопатология. 2023. Т.57. №5. С. 362-371. doi: 10.31857/S0026364823050124
  6. Zhelezova S.V., Pakholkova E.V., Veller V.E., Voronov M.A., Stepanova E.V., Zhelezova A.D., Sonyushkin A.V., Zhuk T.S., Glinushkin A.P. Hyperspectral Non-Imaging Measurements and Perceptron Neural Network for Pre-Harvesting Assessment of Damage Degree Caused by Septoria/Stagonospora Blotch Diseases of Wheat // Agronomy. 2023. Vol. 13. No. 4. P. 1045. doi: 10.3390/agronomy13041045
  7. Ficke A., Cowger C., Bergstrom G., Brodal G. Understanding yield loss and pathogen biology to improve disease management: Septoria nodorum blotch – a case study in wheat // Plant Disease. 2018. Vol. 102. No. 4. P. 696-707. doi: 10.1094/PDIS-09-17-1375-FE
  8. Haugrud A.R.P., Zhang Z., Friesen T.L., Faris J.D. Genetics of resistance to Septoria nodorum blotch in wheat // Theoretical and Applied Genetics. 2022. Vol. 135. No. 11. P. 3685-3707. doi: 10.1007/s00122-022-04036-9
  9. Kariyawasam G.K., Nelson A.C., Williams S.J., Solomon P.S., Faris J.D., Friesen T.L. The Necrotrophic Pathogen Parastagonospora nodorum Is a Master Manipulator of Wheat Defense // Mol Plant Microbe Interact. 2023. Vol. 36. No. 12. P. 764-773. doi: 10.1094/MPMI-05-23-0067-IRW
  10. McDonald M.C., Ahren D., Simpfendorfer S., Milgate A., Solomon P.S. The discovery of the virulence gene ToxA in the wheat and barley pathogen Bipolaris sorokiniana // Molecular Plant Pathology. 2018. Vol. 19. No. 2. P. 432–439. doi: 10.1111/mpp.12535
  11. Navathe S., Yadav P.S., Chand R., Mishra V.K., Vasistha N.K., Meher P.K. et al. ToxA–Tsn1 interaction for spot blotch susceptibility in Indian wheat: an example of inverse genefor-gene relationship // Plant Disease. 2020. Vol. 104. No. 1. P. 71-81. doi: 10.1094/PDIS-05-19-1066-RE
  12. Faris J.D., Friesen T.L. Plant genes hijacked by necrotrophic fungal pathogens // Current Opinion in Plant Biology. 2020. Vol. 56. P. 74–80. doi: 10.1016/j.pbi.2020.04.003
  13. Friesen T.L., Faris J.D. Characterization of effector–target interactions in necrotrophic pathosystems reveals trends and variation in host manipulation // Annual Review of Phytopathology. 2021. Vol. 59. P. 77-98. doi: 10.1146/annurev-phyto-120320-012807
  14. Faris J.D., Zhang Z., Lu H., Lu Z., Reddy L., Cloutier S., Fellers J.P., Meinhardt S.W., Rasmussen J.B., Xu S.S., Oliver R.P., Simons K.J., Friesen T.L. A unique wheat disease resistance‐like gene governs effector‐triggered susceptibility to necrotrophic pathogens // Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. 2010. Vol. 107. No. 30. P. 13544-13549. doi: 10.1073/pnas.1004090107.
  15. Shi G., Zhang Z., Friesen T.L., Raats D., Fahima T., Brueggeman R.S., Lu S., Trick H.N., Liu Z., Chao W., Frenkel Z., Xu S.S., Rasmussen J.B., Faris J.D. The hijacking of a receptor kinase‐driven pathway by a wheat fungal pathogen leads to disease // Science Advances. 2016. Vol. 2. No. 10. P. e1600822. doi: 10.1126/sciadv.1600822.
  16. Richards J.K., Kariyawasam G.K., Seneviratne S., Wyatt N.A., Xu S.S., Liu Z., Faris J.D., Friesen T.L. A triple threat: the Parastagonospora nodorum SnTox267 effector exploits three distinct host genetic factors to cause disease in wheat // New Phytologist. 2022. Vol. 233. No. 1. P. 427–442. doi: 10.1111/nph.17601
  17. Friesen T.L., Zhang Z., Solomon P.S., Oliver R.P., Faris J.D. Characterization of the interaction of a novel Stagonospora nodorum host‐selective toxin with a wheat susceptibility gene // Plant physiology. 2008. Vol. 146. No. 2. P. 682–693. doi: 10.1104/pp.107.108761
  18. Zhang Z., Running K.L.D., Seneviratne S., Peters‐Haugrud A.R., Szabo‐Hever A., Shi G., Luo M‐C., Brueggeman R., Xu S.S., Friesen T.L., Faris J.D. A protein kinase‐major sperm protein gene hijacked by a necrotrophic fungal pathogen triggers disease susceptibility in wheat // The Plant Journal. 2021. Vol. 106. No. 3. P. 720–732. doi: 10.1111/tpj.15194
  19. Abeysekara N.S., Friesen T.L., Keller B., Faris J.D. Identification and characterization of a novel host‐toxin interaction in the wheat‐Stagonospora nodorum pathosystem // Theoretical and Applied Genetics. 2009. Vol. 120. No. 1. P. 117–126. doi: 10.1007/s00122-009-1163-6
  20. Friesen T.L., Chu C., Xu S.S., Faris J.D. SnTox5‐Snn5: a novel Stagonospora nodorum effector‐wheat gene interaction and its relationship with the SnToxA‐Tsn1 and SnTox3‐Snn3‐B1 interactions // Molecular Plant Pathology. 2012. Vol. 13. No. 9. P. 1101–1109. doi: 10.1111/j.1364-3703.2012.00819.x.
  21. Пыжикова Г.В., Санина А.А., Супрун Л.М., Курахтанова Т.И., Гогава Т.И., Мепаришвили С.У., Анциферова Л.В., Кузнецов Н.С., Игнатов А.Н., Кузьмичев А.А. Методы оценки устойчивости селекционного материала и сортов пшеницы к септориозу: метод. указ. М.: ВНИИ фитопатологии. 1989. 43 с.
  22. Коломиец Т.М., Пахолкова Е.В., Дубовая Л.П. Отбор исходного материала для создания сортов пшеницы с длительной устойчивостью к септориозу. Москва: Печатный город. 2017. 56 с.
  23. White T.J., Bruns T., Lee S., Taylor J. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: M.A. Innis (ed.). PCR Protocols: A guide to methods and applications // Academic Press, San Diego. 1990. P. 315–322.
  24. Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl Acad // Sci. USA. 1977. Vol. 74. No. 12. P. 5463–5467. doi: 10.1073/pnas.74.12.5463
  25. Doyle J.J., Doyle J.L. Isolation of plant DNA from fresh tissue // Focus. 1990. Vol. 12. No. 1. P. 13-15.
  26. Bertucci M., Brown-Guedira G., Murphy J.P., Cowger C. Genes conferring sensitivity to Stagonospora nodorum necrotrophic effectors in Stagonospora nodorum blotch-susceptible U.S. wheat cultivars // Plant Dis. 2014. Vol. 98. No. 6. P. 746–753. doi: 10.1094/PDIS-08-13-0820-RE
  27. Gao Y., Faris J.D., Liu Z., Kim Y.M., Syme R.A., Oliver R.P., Xu S.S., Friesen T.L. Identification and characterization of the SnTox6‐Snn6 interaction in the Parastagonospora nodorum–wheat pathosystem // Molecular Plant–Microbe Interactions. 2015. Vol. 28. No. 5. P. 615–625. doi: 10.1094/MPMI-12-14-0396-R
  28. 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.
  29. Zeleneva Y.V., Sudnikova V.P., Afanasenko O.S. Influence of Agroclimatic Conditions, Life Form, and Host Species on the Species Complex of Wheat Septoria Pathogens // Biology Bulletin. 2021. Vol. 48. No.10. P. 1806-1812. doi: 10.1134/S1062359021100277
  30. Зеленева Ю.В., Судникова В.П., Коваленко Н.М., Гусев И.В. Устойчивость сортов и линий яровой мягкой пшеницы к возбудителям септориозной, пиренофорозной и темно-бурой пятнистостей // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023. Т. 184. №3. С.1-11. doi: 10.30901/2227-8834-2023-3-1-11
  31. 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). С. 24-29.
  32. Kokhmetova A., Kovalenko N., Kumarbaeva M. Pyrenophora tritici-repentis population structure in the Republic of Kazakhstan and identification of wheat germplasm resistant to tan spot // Vavilov J. Genet. Breed. 2020. Vol. 24. P. 722-729. doi: 10.18699/VJ20.666
  33. Kokhmetova A., Kumarbayeva M., Atishova M., Nehe A., Riley I., Morgounov A. Identification of high-yielding wheat genotypes resistant to Pyrenophora tritici-repentis (tan spot) // Euphytica. 2021. Vol. 217. No. 97. doi: 10.1007/s10681-021-02822-y
  34. Зеленева Ю.В., Конькова Э.А. Устойчивость сортов мягкой пшеницы, возделываемых на территории Саратовской области, к возбудителям септориозных пятнистостей // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2023. Т. 27. № 6. С. 582-590. doi: 10.18699/VJGB-23-70
  35. Kovalenko N.M., Zeleneva Yu.V., Sudnikova V.P. Characterization of Pyrenophora tritici-repentis, Parastagonospora nodorum, and Parastagonospora pseudonodorum in the Tambov Oblast for the Presence of Effector Genes // Russian Agricultural Sciences. 2023. Vol. 49, No. 3. P. 285-291. doi: 10.3103/S1068367423030114.
  36. Nuzhnaya T., Veselova S., Burkhanova G., Rumyantsev S., Shoeva O., Shein M., Maksimov I. Novel Sources of Resistance to Stagonospora nodorum and Role of Effector-Susceptibility Gene Interactions in Wheat of Russian Breeding. International Journal of Plant Biology. 2023. Vol. 14. No.2. P.377-396. doi: 10.3390/ijpb14020031

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65617 от 04.05.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах