A szárrozsda-rezisztencia gének azonosítása a téli búzagyűjteményben Dél-Oroszországból

Andrej V. Alabushev

1 Szövetségi állami költségvetési tudományos intézmény „Donskoy mezőgazdasági kutatóközpont (FSBSI„ ARC „Donskoy”), 347740 Zernograd, Rosztovi régió, Oroszország

Nataliya N. Vozhzhova

2 Jelzőtenyésztési laboratórium FSBSI „ARC„ Donskoy ”, 347740 Zernograd, Rosztovi régió, Oroszország

Natiya T. Kupreyshvili

2 Jelzőtenyésztési laboratórium FSBSI „ARC„ Donskoy ”, 347740 Zernograd, Rosztovi régió, Oroszország

Nyikolaj V. Siskin

3 Növényi immunitás és védelem laboratóriuma FSBSI „ARC„ Donskoy ”, 347740 Zernograd, Rosztovi régió, Oroszország

Dmitry M. Marchenko

4 Téli búzanemesítési és vetőmagtermesztési osztály FSBSI “ARC“ Donskoy ”, 347740 Zernograd, Rosztovi régió, Oroszország

Elena V. Ionova

5 Növényélettani laboratórium FSBSI „ARC„ Donskoy ”, 347740 Zernograd, Rosztovi régió, Oroszország

Társított adatok

Absztrakt

A téli búzák magas hozampotenciálja a terepi körülmények között jelentkező betegségnyomás miatt nem valósítható meg. Az egyik legkárosabb ilyen betegség a szárrozsda, ezért nagy jelentőséggel bír a rezisztenciaforrások folyamatos keresése és a szárrozsdával szemben ellenálló új fajták kifejlesztése. Ez a tanulmány a szárrozsda-rezisztencia gének azonosításával foglalkozik a Dél-Oroszországban termesztett téli búzák gyűjteményében. Ezt a genepet még nem vizsgálták. Összesen 620 különféle ökológiai és földrajzi övezetből származó őszi puha búza mintát teszteltek terepi körülmények között. A rezisztenciáért felelős specifikus gének vagy allélok azonosításához az összes mintát genotipizáljuk PCR alkalmazásával. Ennek eredményeként azonosították azokat a rezisztens minták csoportjait, amelyek az Sr2, Sr31, Sr38 és Sr44 géneket különböző kombinációkban hordozták. A szárrozsda-rezisztencia legnagyobb részét a hatékony Sr44 gén jelenléte biztosította. Ez az információ felhasználható a szárrozsdásodás elleni jövőbeni tenyésztési munkák során.

1. Bemutatkozás

Az őszi búza a világ legtöbb országában az egyik fő táplálékforrás a lakosság számára [1]. A lakosság élelmezéséhez stabil és magas gabonatermés szükséges. A nemesítők által kifejlesztett fajták magas termelési potenciállal rendelkeznek, amelyet a növényi betegségek miatt nem lehet teljes mértékben megvalósítani [2].

Az egyik legkárosabb őszi búza betegség a szárrozsda (Puccinia graminis f. Sp. Tritici). A betegség a szárakon és a levélhüvelyeken történő virágzás után jelenik meg, rozsdabarna hosszúkás por formájában, urediniospore pustulákkal, amelyek barna csíkok és az epidermisz elszakadása formájában egyesülnek. Ez a betegség akár 80% -kal is csökkentheti az őszi búza hozamát [3]. Az Ug99 szárrozsda megjelenése 1999-ben [4], amely legyőzte a sok fajta rozsdaállóképességének ellenállását [5], sürgőssé tette az ellenállási források felkutatását és az új őszi búzafajták azonosítását ezekkel a génekkel.

A világtenyésztésben leginkább használt szárrozsda-rezisztencia gének az Sr31 (az Lr26, Yr9 és Pm8 transzlokációjában találhatók) és az Sr38 gének (kapcsolódnak a felnőtt növények levélrozsdával szembeni ellenálló génjéhez Lr37 és Yr17) [6]. Jelenleg az Ug99 legyőzi ellenállásukat. Terefe [7] szerint a TTKSF faj Sr5, Sr6, Sr9e és Sr38 fő szárrozsdás rezisztencia génjein virulencia volt megfigyelhető, ami az erősen virulens Ug99 faj egyik változata. Ezt a versenyt Afrikában találták meg, és Boshoff volt az, aki először jelentett virulens szárrozsda izolátumokat az Sr38 számára [8].

Szibikeev [9] arról számolt be, hogy az Sr31 génrezisztenciát leküzdő szárrozsda izolátumok Oroszország középső, fekete-földi zónájában 2012 és 2013 során kimutatásra kerültek. Az Sr31 és az Sr38 gének azonban továbbra is ellenállást nyújtanak a helyi szárrozsda fajokkal szemben. a világ egyes régióiban [10,11,12]. Kínában az Sr38 és Sr44 gének, valamint ezek kombinációja az Sr25 és Sr2 génekkel hatékony törzsrozsda rezisztencia géneknek bizonyultak [13]. Az Sr38, Sr26 és Sr36 gének továbbra is hatékonyak az indiai szárrozsda faj ellen [11]. Oroszország déli részén, a déli szövetségi körzetben az Sr31 gén folyamatosan megőrzi hatékonyságát [14,15].

Az Sr2 és Sr44 gének a hatékony gének azon csoportjába tartoznak, amelyek ellenállnak az Ug99 fajnak és más fenotípusainak [16]. Az Sr2 gén részleges, de tartós szárrozsdás ellenállást biztosít több mint 50 évig [17,18]. A gén nem specifikus és hatékony a Puccinia graminis tritici izolátumok ellen a világ összes búzatermő régiójában. [19]. Az Sr44 szárrozsda rezisztencia gén ellenáll a komplex Ug99 fajnak, nevezetesen a TTKSK, a TTSKT és a TTTSK [20].

Korábban nem vizsgáltuk a kutatóközpontunkban gyűjtött rezisztens őszi lágy búza minták genotípusait. Munkánk célja a szárrozsda-rezisztencia gének forrásainak azonosítása volt a szövetségi állam költségvetési tudományos intézményének „Donskoy Mezőgazdasági Kutatóközpont” (FSBSI „ARC„ Donskoy ”) téli lágybúzagyűjtési mintáiban tenyésztésben történő további felhasználásuk érdekében.

2. Eredmények

A PCR-elemzés a vizsgált szárrozsda-rezisztencia gének jelenléte alapján a minták széles választékát mutatta. A PCR elemzéshez mind a 620 vonalat használtuk.

Az 1. ábra az Sr2 (1.a ábra), az Sr31 (1.b ábra) és az Sr38 (1.c ábra) gének elemzésére szolgáló elektroforgramm töredékeket mutatja be.