No abstract

To identify new sources of effective resistance to four foliar diseases of wheat, 173 accessions of four wheat species, Triticum boeoticum, T. urartu, T. araraticum, and T. dicoccoides, from the VIR collection were tested at the juvenile and adult growth stages for resistance to leaf rust (Pt = Puccinia triticina), powdery mildew (Bgt = Blumeria graminis tritici), Septoria nodorum blotch (SNB), and dark-brown leaf spot blotch (HLB = Helminthospjrium leaf blotch). The accessions included new additions to the collection, some old samples that had never been tested before, as well as earlier tested samples noted for high levels of juvenile resistance to some fungal diseases. Natural populations of Puccinia triticina and Blumeria graminis f. sp. tritici, mixture of Parastagonospora nodorum and Bipolaris sorokiniana isolates were used to inoculate and to evaluate resistance to Pt, Bgt, SNB, and HLB, respectively. Two samples of T. boeoticum, three of T. urartu, and one of T. araraticum were resistant to leaf rust at both tested stages. Further tests (phytopathological and molecular analyses) excluded Lr9, Lr19, Lr24, Lr41, or Lr47 as single genes controlling resistance; hence, these accessions likely carry new effective leaf rust resistance genes. High level of Bgt resistance was identified in three entries of T. boeoticum, one of T. araraticum, and eleven of T. dicoccoides. All tested accessions were susceptible to HLB and SNB at both tested stages. Accessions identified as resistant are valuable plant material for introgressive hybridization in bread and durum wheat breeding. The results are discussed in the context of N.I. Vavilov’s concept of crop origin and diversity, and the laws of plant natural immunity to infectious diseases.

Broadening of the genetic diversity of donors of resistance to biotic environmental factors is a challenging problem concerning Triticum L., which can be solved by using wild relatives of wheat, in particular, Aegilops tauschii Coss., in breeding programs. This species, believed to be the donor of D genome of common wheat (T. aestivum L.), is a source of some traits important for breeding. This greatly facilitates the possibility of crossing Ae. tauschii with common wheat. Aegilops L. species are donors of effective genes for resistance to fungal diseases in wheat. For instance, genes that determine resistance to rust agents in common wheat were successfully introgressed from Ae. tauschii into the genome of T. aestivum L. The aim of our study was to identify differences in metabolomic profiles of Ae. tauschii forms (genotypes), resistant or susceptible to such fungal pathogens as Puccinia triticina f. sp. tritici and Erysiphe graminis f. sp. tritici. These indicators may be used as biochemical markers of resistance. A comparative analysis of groups of Ae. tauschii accessions showed that metabolomic profiles of the forms with or without resistance to fungal pathogens differed significantly in the contents of nonproteinogenic amino acids, polyols, phytosterols, acylglycerols, mono- and oligosaccharides, glycosides, phenolic compounds (hydroquinone, kempferol), etc. This fact was consistent with the previously obtained data on the relationship between Fusarium resistance in oats (Avena sativa L.) and certain components of the metabolomic profile, such as acylglycerols, nonproteinogenic amino acids, galactinol, etc. Thus, our studies once again confirmed the possibility and effectiveness of the use of metabolomic analysis for screening the genetic diversity of accessions in the VIR collection, of Ae. tauschii in particular, in order to identify forms with a set of compounds in their metabolomic profile, which characterize them as resistant. Ae. tauschii accessions with a high content of pipecolic acids, acylglycerols, galactinol, stigmasterol, glycerol, azelaic and pyrogallic acids, campesterol, hydroquinone, etc., can be used for creating wheat and triticale cultivars with high resistance to fungal pathogens causing powdery mildew, brown rust, and yellow rust.

Актуальность. Листовая ржавчина (возбудитель Puccinia triticina Erikss.)-вредоносное заболевание мягкой пшеницы во многих регионах возделывания культуры. Экологически безопасным и наиболее экономически выгодным методом борьбы с болезнью является выращивание устойчивых сортов. Для их создания необходим поиск форм, защищенных ранее не используемыми в селекции генами устойчивости. Несмотря на то, что описано более семидесяти Lr (leaf rust) генов, из генов ювенильной резистентности на всей территории РФ эффективны только два: Lr39(41) и Lr47. Таким образом, расширение набора эффективных генов устойчивости к листовой ржавчине является весьма актуальной задачей. Важным источником таких генов являются дикорастущие родичи Triticum aestivum L., в том числе и представители рода Aegilops L. Знание генетического контроля устойчивости у выделенных форм позволит избежать переноса в мягкую пшеницу источников одних и тех же генов резистентности. Материалы и методы. С помощью гибридологического анализа изучили наследование эффективной ювенильной устойчивости к листовой ржавчине у шести образцов Ae. speltoides Tausch из коллекции генетических ресурсов растений ВИР. Скрещивания проводились на полях научнопроизводственной базы «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР» Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова (ВИР, Санкт-Петербург). Наследование резистентности к болезни изучали у образцов Ae. speltoides к-1000 (Турция), к-1015 (Афганистан), к-1593 (Ирак), к-2279 (Иран), к-2753 и к-2819 (неизвестно). Результаты и выводы. По результатам анализа расщепления по ювенильной устойчивости к листовой ржавчине в поколениях F2 и F3 комбинаций скрещивания шести изученных образцов Ae. speltoides с восприимчивым к-1596 показано, что каждый из них защищен одним доминантным геном резистентности. Отсутствие расщепления в гибридных популяциях от скрещивания устойчивых форм между собой указывает на тесную сцепленность, либо, более вероятно, на идентичность их генов резистентности. Идентифицированный ген устойчивости не может быть идентичным генам Lr28, Lr35, Lr36 и Lr51, уже переданным в геном T. aestivum от Ae. speltoides. До начала интрогрессии вновь идентифицированного гена необходимо изучение его идентичности гену Lr47 с помощью фитопатологического теста; использование молекулярного маркирования для этой цели неинформативно. М. А. Колесова, Л. Г. Тырышкин Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова,

No abstract