The Virulence of the Barley Leaf Rust Pathogen in the North Caucasus in 2014-2017

Abstract

Карликовая ржавчина (возбудитель Puccinia hordei Otth.) -вредоносное заболевание ячменя. При сильном поражении потери урожая могут составлять от 20 до 80 %. Популяционные исследования патогена активно ведутся в странах, для которых защита от болезни особенно актуальна (Австралия, Новая Зеландия, США, страны Европы, Северной Африки). В настоящей работе мы изучили структуру северокавказской популяции возбудителя карликовой ржавчины ячменя (Puccinia hordei) по вирулентности, использовав 17 сортов-дифференциаторов и линий из международного и австралийского наборов, содержащих известные гены устойчивости к патогену. Материалом для исследований служили листья озимого ячменя (Hordeum vulgare L.) различных сортов, пораженные P. hordei и собранные на территории Северного Кавказа в период маршрутных обследований в 2014-2017 годах. Всего было выделено и проанализировано 208 монопустульных изолятов гриба. Растения ячменя, исползованные для тестирования изолятов, выращивали методом гидропоники с питательным раствором Кнопа. Большинство изолятов гриба были вирулентны для тестеров с генами Rph1, Rph2, Rph3, Rph3 + Rph 7, Rph4, Rph5, Rph7, Rph8, Rph9 + Rph 2. На протяжении 4 лет мы не обнаружили изолятов, вирулентных в отношении линии с геном Rph13. В 2016-2017 годах отмечалось снижение числа изолятов гриба, вирулентных для линий с генами Rph9 и Rph19, по сравнению с 2014-2015 годами и увеличение числа клонов, вирулентных для тестеров с генами Rph19 + Rph2, Rph21 + Rph2. Частота изолятов P. hordei, вирулентных в отношении сортов и линий ячменя с генами Rph5 + Rph2, Rph6 + Rph2, оставалась средней во все годы исследований. В 2016 году в связи с неблагоприятными для патогена условиями и сбором спорового материала с ограниченного набора сортов озимого ячменя, пораженных патогеном, частота изолятов, вирулентных для использованных сортов и линий, значительно снизилась. В 2014, 2015 и 2017 годах преобладали изоляты с большим числом аллелей вирулентности (от 11 до 15). Их доля составила соответственно 52,2; 39,5 и 50,0 %. При этом доля изолятов, авирулентных в отношении всех используемым в анализе линий с генами Rph, составляла 1,1; 2,1 и 2,8 %. В популяции гриба в 2016 году преобладали изоляты со средним и низким содержанием аллелей вирулентности. Значения индекса M. Nei указывают на высокое сходство структуры северокавказской популяции патогена по вирулентности в 2014, 2015 и 2017 годах ( N = 0,02-0,05) и ее незначительные изменения в 2016 году (N = 0,14-0,19). Полученные статистические результаты свидетельствуют о стабильности северокавказской популяции P. hordei по вирулентности. Ее разнообразие по частотам аллелей вирулентности на протяжении всего периода исследований было средним (H s = 0,26-0,40). Ключевые слова: озимый ячмень, карликовая ржавчина, Puccinia hordei, вирулентность. * Исследования выполнены согласно Государственному заданию ¹ 075-00376-19-00 Министерства науки и высшего образования РФ в рамках НИР по теме ¹ 0686-2019-0008. Авторы благодарят сотрудников лаборатории иммунитета зерновых культур к грибным болезням О.Ф....