Молекулярно-генетичний аналіз зразків пшениці українського та закордонного походження на наявність генів стійкості до стеблової іржі

  • Б. В. Іващук
  • Я. В. Пірко
  • С. І. Співак
  • А. І. Ємець
  • Л. О. Калафат
  • А. В. Карелов
  • Н. О. Козуб
  • Я. Б. Блюм
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v22.937

Анотація

Мета. Пошук стійкості генів Sr2 та Sr33 до стеблової іржі у закордонних та вітчизняних сортах пшениці за допомогою молекулярно-генетичних маркерів. Методи. Застосовували ЦТАБ-метод для виділення ДНК; ПЛР зі специфічними праймерами, в тому числі власного дизайну; електрофорез продуктів ПЛР в 1,5 %-ному агарозному гелі. Результати. Здійснено аналіз 16 сортів пшениці зарубіжної та вітчизняної селекції на наявність генів стійкості (Sr2 та Sr33) до стеблової іржі. Cеред протестованих зразків лише два містили алель стійкості гена Sr2, і ще два – Sr33. У сортів вітчизняної селекції Харківська-6 та Харківська-12, залучених у дослідження, не було виявлено алелів стійкості Sr-генів. Висновки. Серед проаналізованих ліній/сортів пшениці вітчизняної та зарубіжної селекції з цінними ознаками виявлено лише чотири зразки, що містять алелі стійкості генів Sr2 та Sr33.

Ключові слова: пшениця, молекулярно-гене­тичні маркери, гени стійкості, стеблова іржа.

Посилання

McIntosh, R.A. Wheat Rusts: An Atlas of Resistance Genes. Canberra; Australia: CSIRO, 1995. 205 p.

Schumann G.L. Stem rust of wheat (black rust). The Plant Health Instructor. 2000. doi: 10.1094/PHI-I-2000-0721-01

Pretorius Z.A., Singh R.P., Payne T.S. Detection of virulence to wheat stem rust resistance gene Sr31 in Puccinia graminis f. sp. tritici in Uganda. Plant Disease. 2000. Vol 84(2). P. 203.

Stokstad E. Deadly wheat fungus threatens world's breadbaskets. Science. 2007. Vol. 315. P.1786–1787.

Loughman R. Yield loss and fungicide control of stem rust of wheat. Austral. J. Agricult. Res. 2005. Vol. 56. P. 91–96.

Doyle J.J., Doyle J.L. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem. Bull. 1987. Vol. 19. P. 11–15.

Das B.K., Saini A., Bhagwat S.G., Jawali N. Development of SCAR markers for identification of stem rust resistance gene Sr31. Plant Breed. 2006. Vol. 125. P. 544–549.

Tomar S.M. Genes for resistance to rusts and powdery mildew in wheat. Indian Agricultural Research Institute: New Delhi, India, 2001. 152 p.

Singh R.P., Hodson D.P., Jin Y. Emergence and Spread of New Races of Wheat Stem Rust Fungus: Continued Threat to Food Security and Prospects of Genetic Control. Phytopathol. 2015. Vol. 105(7). P. 872–884.

Singh R.P., Hodson D.P., Huerta-Espino J. The emergence of Ug99 races of the stem rust fungus is a threat to world wheat production. Annu. Rev. Phytopathol. 2011. Vol. 49. P. 465–481.

Pretorius Z.A., Szabo L.J., Boshoff W.H.P. First Report of a New TTKSF Race of Wheat Stem Rust (Puccinia graminis f. sp. tritici) in South Africa and Zimbabwe. Plant Disease. 2012. Vol. 96(4). P. 590.

Fetch T., Zegeye T., Park R.F. Detection of Wheat Stem Rust Races TTHSK and PTKTK in the Ug99 Race Group in Kenya in 2014. Plant Disease. 2016. Vol. 100(7). P. 1495–1495.

Patpour M., Hovmøller S.M., Justesen A.F. Emergence of Virulence to SrTmp in the Ug99 Race Group of Wheat Stem Rust, Puccinia graminis f. sp. tritici, in Africa. Plant Disease. 2016. Vol. 100(2). P. 522–552.

Watson I.A. Long distance transport of spores of Puccinia graminis tritici in the southern hemisphere. Proceedings of the Linnean Society of New South Wales. 1983. Vol. 106. P. 311–321.

Ivaschuk B.V., Pirko YA.V., Blume Ya.B. Nucleotide-binding domein sequences of NB-LRR class protein usage for screening of stem rust resistance genes. Factors in experimental evolution of organisms.2016. Vol. 19. P. 25–32.

Ivaschuk B.V., Pirko Ya.V., Galkin A.P., Blume Ya.B. Sr33 and Sr35 gene homolog identification in genomes of cereals related to Aegilops tauschii and Triticum monococcum. Cytol.Genet. 2016. 50 (4). P. 221–230.

McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J. Catalogue of gene symbols for wheat. SHIGEN. URL: http://wheat.pw.usda.gov/ggpages/wgc/98/ (Last accessed: 21.03.2018).

Huerta-Espino J. Analysis of Wheat Leaf and Stem Rust Virulence on a Worldwide Basis: Ph.D. thesis. University of Minnesota, USA, 1992.

McFadden E.S. A successful transfer of emmer characters to vulgare wheat. J. Am. Soc. Agron. 1930. Vol. 22. P. 1020–1034.

Jin Y., Singh R.P., Ward R.W. Characterization of seedling infection types and adult plant infection responses of monogenic Sr gene lines to race TTKS of Puccinia graminis f. sp. tritici. Plant Disease. 2007. Vol. 91. P. 1096–1099.

Singh S., Singh R.P., Bhavani S., Huerta-Espino J., Eugenio L.V. QTL mapping of slow-rusting, adult plant resistance to race Ug99 of stem rust fungus in PBW343/Muu RIL population. Theor. Appl. Genet. 2013. Vol. 126(5). P. 1367–1375.

McIntosh R.A. Genetic and cytogenetic studies of stem rust, leaf rust and powdery midew resistances in Hope and related wheat cultivars. Austral. J. Biol. Sci. 1967. Vol. 20. P. 1181–1192.

Hare R.A. Genetic and cytogenetic studies of durable adult-plant resistance in Hope and related cultivars to wheat rusts. Z. Pflanzenzuecht. 1979. Vol. 83. P. 350–367.

Mago R., Brown-Guedira G., Dreisigacker S. An accurate DNA marker assay for stem rust resistance gene Sr2 in wheat. Theor. Appl. Genet. 2011. Vol. 122(4). P. 735–744.

Sunderwirth S.D. Greenhouse evaluation of the adult plant resistance of Sr2 to wheat stem rust. Phytopathology. 1980. Vol. 70. P. 634–637.

Kerber E.R. Resistance to leaf rust in hexaploid wheat: Lr32 a third gene derived from Triticum tauschii. Crop Sci. 1987. Vol. 27. P. 204–206.

Jones S.S., Dvorak J., Knott D.R., Qualset C.O. Use of double-ditelosomic and normal chromosome 1D recombinant substitution lines to map Sr33 on chromosome arm 1DS in wheat. Genome. 1991. Vol. 34. P. 505–508.