Актуальность

ovoshchi

Овощи России

Vegetable crops of Russia

2072-91462618-7132

Федеральный научный центр овощеводства

10.18619/2072-9146-2023-3-79-87

ovoshchi-2188

Research Article

АГРОХИМИЯ, АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЗАЩИТА И КАРАНТИН РАСТЕНИЙ

AGROCHEMISTRY, SOIL SCIENCE, PLANT PROTECTION AND QUARANTINE

Наследуемость толерантности к патогенным грибам Alternaria dauci и Fusarium oxysporum при создании гибридов моркови

The heritability of tolerance to pathogenic fungi Alternaria dauci and Fusarium oxysporum by carrot hybrids

https://orcid.org/0000-0001-6223-4767

Cоколова

Л. М.

Sokolova

L. N.

Любовь Михайловна Cоколова – доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории корнеплодных культур и лука

140153, Московская обл. дер, Верея, стр.500

lsokolova74@mail.ru

https://orcid.org/0000-0001-7986-2241

Балашова

И. T.

Balashova

I. T.

Ирина Тимофеевна Балашова – доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории зеленных, пряновкусовых и цветочных культур

143072, Московская обл., Одинцовский район, поселок ВНИИССОК, ул. Селекционная, д. 14

balashova56@mail.ru

Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный научный центр овощеводства»Russian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр овощеводства»Russian Federation

2023

08062023

037987

2023

Cоколова Л.М., Балашова И.T.

Sokolova L.N., Balashova I.T.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.vegetables.su/jour/article/view/2188

Актуальность

Актуальность. Alternaria dauci, Alternaria radicina и Fusarium oxysporum – наиболее распространённые и вредоносные грибные патогены моркови столовой (Daucus carota L.) в Российской Федерации и в мире. Потери урожая корнеплодов от этих болезней составляют от 35 до 70%. Создание устойчивых к патогенам сортов и гибридов осложняется фактом полигенного контроля признаков устойчивости моркови столовой к грибам родов Alternaria и Fusarium. Взаимодействие с факторами внешней среды обусловливает плавный характер изменчивости полигенных признаков: изменены эффекты межаллельных и межгенных взаимодействий, ослаблена доминантность, усилена роль аддитивности генов. Поэтому в данном случае мы можем говорить не об устойчивости, как таковой, а о толерантности к комплексу патогенов.

Цель исследований

Цель исследований: определить наследуемость толерантности к патогенным грибам

Alternaria dauci и Fusarium oxysporum у перспективных гибридов моркови столовой. Материалы и методы. Материалом исследования служили 7 исходных линий моркови столовой с различным типом корнеплода, 7 перспективных гибриды F1, спороносящий мицелий Alternaria dauci и Fusarium oxysporum (для заражения). Методы исследования включали: оценку сеянцев, взрослых растений и корнеплодов на инфекционных фонах, дисперсионный и корреляционный анализы. 7 исходных линий моркови столовой оценили на устойчивость к грибам родов Alternaria и Fusarium поэтапно на нескольких типах инфекционных фонов, исходя из эпидемиологии возбудителей. Отобрали 1 толерантный и 6 слабовосприимчивых образцов, которые использовали в скрещиваниях. Получили гибридное потомство F1, которое также оценили на искусственном и естественном инфекционных фонах.

Результаты

Результаты: 1. Отобраны одна толерантная отцовская исходная форма 1268 и 6 слабовосприимчивых материнских исходных форм, которые были использованы в скрещиваниях. Получены гибриды F1. 2. Проведён анализ наследуемости толерантности моркови столовой к патогенным грибам Alternaria dauci и Fusarium oxysporum, который выявил, что толерантность к данным фитопатогенам наследуется по отцовскому типу. 3. Использование в скрещиваниях толерантной линии моркови 1268 в качестве отцовской формы и слабовосприимчивых материнских форм обеспечило стабильный рост доли образцов, обладающих устойчивостью к Alternaria dauci и Fusarium oxysporum в трёх F1 гибридных популяциях моркови столовой, оценённых на провокационном инфекционном фоне.

Relevance

Relevance. Alternaria dauci, Alternaria radicina and Fusarium oxysporumare wide spread and harmful fungal diseases of carrot (Daucus carota L.) in the Russian Federation and in the world. Total losses of roots from these diseases are 35-70%. Obtaining of new varieties and hybrids resistant to these pathogens is complicated by the fact of polygenic control resistance traits to fungal diseases of Alternaria and Fusarium genus. Interaction of polygenic resistance traits with environmental factors causes the soft character of changing these traits: effects of interactions between alleles and genes are changed, the dominant effect become weaker, additive effect become stronger. So, we can say about of the tolerance to complex pathogens for that case.

The goal of our study is to determine the heritability of tolerance to fungal pathogens Alternaria dauci and Fusarium oxysporum by hybrids F1 of carrot.

Materials and methods

Materials and methods. Materials of studies were 7 basic lines with different types of roots; 7 prospective hybrids F1 and mycelium of Alternaria dauci and Fusarium oxysporum with spores (for inoculation). Methods of studies were: evaluation resistance of lines and hybrids F1 (seedlings, adult plants and roots) at different types of infection backgrounds; dispersion and correlation analysis. Resistance the basic lines of carrot to fungi of Alternaria and Fusarium genus was evaluated step-by-step, using several types of artificial and natural infection backhybrids F1. Tolerant samples were selected and they were used in crossings. F1 – hybrids have been obtained and they have been evaluated at artificial and natural backgrounds.

Results

Results: 1. One tolerant male form № 1268 and 6 female forms with weak sensitivity to fungi of Alternaria and Fusarium genus were selected from basic material. They were used in crossings. hybrids F1 have been obtained. 2. Analysis the heritability of carrot resistance to fungal pathogens Alternaria dauci and Fusarium oxysporum identified, that such type of resistance inherited by father’s type. 3. Using tolerant carrot line № 1268 in crossings as the male form and 6 female forms with weak sensitivity to fungal pathogens Alternaria dauci and Fusarium oxysporum increased significantly the percent of tolerant plant in 3 F1 – hybrid population under artificial infection on provocative infection background.

морковь столовая (Daucus carota)Alternari dauciFusarium oxysporumустойчивостьтолерантностькомплексная оценкалиниигибриды F1наследуемость

carrot (Daucus carota)Alternaria dauciFusarium oxysporumresistancetolerancecomplex evaluationlineshybrids F1 hybridsheritability

References1

Hussain F., Usman F. Abiotic and Biotic Stress in Plants /IntechOpen, London, UK, 2019. doi: 10.5772/intechopen.83406.

Hussain, F., Usman, F. Abiotic and Biotic Stress in Plants /IntechOpen, London, UK, 2019. doi: 10.5772/intechopen.83406.

Nazarov P.A., Baleev D.N., Ivanova M.I., Sokolova L.M., Karakozova M.V. Infection diseases of plants: etiology, modern status, problems and prospects of plant protection. Acta Nature. 2020;12,3(46):46-59. doi: 10.32607/actanature.11026.

Nazarov, P.A., Baleev, D.N., Ivanova, M.I., Sokolova, L.M., Karakozova, M.V. Infection diseases of plants: etiology, modern status, problems and prospects of plant protection. Acta Nature. 2020;12,3(46):46-59. doi: 10.32607/actanature.11026.

Иванюк В.Г., Сидунова Е.В. Бурая пятнистость листьев моркови и пути снижения ее вредоносности. Овощеводство. Сборник научных трудов Белорусского НИИ овощеводства. Минск. 1998;(10):85-93.

Ivaniuk V.G., Sidunova E.V. Brown spot of carrot leaves and ways of lowering of its harm. Vegetables crop production. Annals of Byelorussian Research Institute of Vegetables crop production. Minsk. 1998;(10):85-93. (in Russian).

Ганнибал Ф.Б., Орина А.С., Левитин М.М. Альтернариозы сельскохозяйственных культур на территории России. Защита и карантин растений. 2010;(5):30–32.

Gannibal F.B., Orina A.S., Levitin M.M. Alternarioses of agricultural crops at Russia. Plant protection and quarantine. 2010;(5):30–32. (in Russian).

Ахатов А.К., Ганнибал Ф.Б., Мешков Ю.И., Джалилов Ф.С., Чижов В.Н., Игнатов А.Н., Полищук В.П., Шевченко Т.П., Борисов Б.А., Стройков, Ю.М., Белошапкина, О.О. Болезни и вредители овощных культур и картофеля. Товарищество научных изданий КМК, Москва, 2013, 463 с.

Akhatov A.K., Gannibal F.B., Meshkov Ju.I., Dzhalilov F.S., Chizhov V.N., Ignatov A.N., Polyschuk V.P., Shevchenko T.P., Borisov B.A., Stroikov Ju.M., Beloshapkina O.O. Diseases and pests of vegetable crops and potatoes. КМК, Moscow, 2013. 463 p. (in Russian).

Тимина Л.Т., Енгалычева И.А. Комплекс патогенов на овощных культурах в условиях центрального региона РФ. Овощи России. 2015;(3-4):123-129. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2015-3-4-123-129. EDN UGKXKZ.

Timina L.T., Engalicheva I.A. Complex of pathogenes on vegetable crops in condition of Central region of Russia. Vegetable crops of Russia. 2015;(3-4):123-129. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/20729146-2015-3-4-123-129. EDN UGKXKZ.

Boiteux L. Heritability estimate for resistance to Alternaria dauci in carrot /Delia Vecchia P. and Reifschieder F. (eds). Plant Breeding. 1993;(110): 65–167.

Налобова В.Л. Бурая пятнистость листьев (возбудитель-гриб Alternaria dauci) моркови столовой. Овощеводство. Сборник научных трудов Белорусского НИИ овощеводства. Минск, 2009;(16):231-237.

Nalobova B.L. Brown spots of carrot leaves (pathogen Alternaria dauci). Annals of Byelorussian Research Institute of Vegetable crop production. Minsk. 2009;(16):231-237. (in Russian).

Koutouan, C., Le Clerc, V., Baltenweck, R., Claudel, P., Halter, D., Hugueney, Ph., Hamama, L., Suel, A., Huet, S., Bouvet, Merlet, MH., Briard, M. Link between carrot leaf secondary metabolites and resistance to Alternaria dauci. Science Reports. 2018;13,8(1):13746. doi: 10.1038/s41598-018-31700-2.

Koutouan, C., Le Clerc, V., Baltenweck, R., Claudel, P., Halter, D., Hugueney, Ph., Hamama, L., Suel, A., Huet, S., Bouvet, Merlet, M-H., Briard, M. Link between carrot leaf secondary metabolites and resistance to Alternaria dauci. Science Reports, 2018, September, 13, 8(1): 13746. https://doi: 10.1038/s41598-018-31700-2.

Le Clerc V., Marques S., Suel A., Huet S., Hamama L., Viosine L., Auperpin E., Jourdan M., Barrot L., Prieur R., Briard M. QTL mapping of carrot resistance to leaf blight with connected populations: stability across years and consequences for breeding. Theoretical and Applied Genetics. 2015;128(11):2177-2187. doi: 10.1007/s00122-015-2576-z.

Семёнов А.Н., Дивашук М.Г., Карлов Г.И., Терешонкова Т.А., Соколова Л.М., Егорова А.А., Ховрин А.Н., Леунов В.И., Алексеева К.Л. Идентификация грибов рода Fusarium. Картофель и овощи. 2016;(2):18-20.

Semionov A.N., Divashuk M.G., Karlov G.I., Tereshonkova T.A., Sokolova L.M., Egorova A.A., Khovrin A.N., Leunov V.I., Alexeeva K.L. Identification of Fusarium genus fungi. Potatoes and Vegetables. 2016;(2):18-20. (in Russian).

. Семёнов А.Н., Дивашук, М.Г., Баженов М.С., Карлов Г.И., Леунов В.И., Ховрин А.Н., Егорова А.А., Соколова Л.М., Терешонкова Т.А. Сравнительный анализ полиморфизма микросателлитных маркеров у ряда видов рода Fusarium. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2016;(1):40-50.

Semenov A.N., Divashuk M.G., Bazhenov M.S., Karlov G.I., Leunov V.I., Khovrin A.N., Egorova A.A., Sokolova L.M., Tereshonkova, T.A. Comparative analysis of polymorphism of microsatellite markers in a number of species of the genus Fusarium. News of the Timiryazev Agricultural Academy. 2016;(1):40-50. (in Russian).

. Соколова Л.М. Анализ видового разнообразия грибов рода Fusarium. Аграрная наука. 2019;(S1):118-122.

Sokolova L.M. Analysis of the species diversity of fungi of the genus Fusarium. Agrarian science. 2019;(S1):118-122. (in Russian).

Соколова Л.М., Егорова А.А., Ховрин А.Н. Определение видовой принадлежности грибов рода Fusarium молекулярным методом. Аграрная наука. 2021;(S9):118-124.

Sokolova L.M., Egorova A.A., Khovrin A.N. Determination of the species of fungi of the genus Fusarium by the molecular method. Agrarian science. 2021;(S9):118-124.

Леунов В.И., Ховрин А.Н., Терешонкова Т.А., Соколова Л.М., Горшкова Н.С., Алексеева К.Л. Методы ускоренной селекции моркови столовой на комплексную устойчивость к грибным болезням (Alternaria и Fusarium). Методические рекомендации, Москва, 2011. 61 c.

Leunov V.I., Khovrin A.N., Tereshonkova T.A., Sokolova L.M., Gorshkova N.S., Alexeeva K.L. Methods of rapid carrot breeding of carrot plants with complex resistance to fungi diseases (Alternaria and Fusarium). Moscow, 2011. 61 p. (in Russian).

Методика опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве / Белик В.Ф. (ред.), Агропромиздат, Москва, 1992. 318 с. ISBN 5-10002507-7.

Methods of experiment in vegetable crop production / Belik V.F.(edith.), Agropromizdat, Moscow, 1992: 318p. ISBN 5-10-0025077(in Russian).

Монахос Г.Ф., Джалилов Ф.С., Монахос С.Г. Оценка устойчивости капустных растений к киле (возбудитель Plasmodiophora brassicae Wor.). РГАУ – МСХА имени К.А.Тимирязева, Москва, 2009. 24 с.

Monakhos G.F., Dzhalilov F.S., Monakhos S.G. Resistance evaluation of cabbage plants to Plasmodiophora brassicae Wor.. RGAUMSKHA-Timiriazev-named, Moscow, 2009. 24 p. (in Russian).

Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Агропромиздат, Москва, 1985. 351 с.

Dospekhov B.A. Methods of field experiment Agropromizdat, Moscow, 1985. 351 p. (in Russian).

Егрова А.А., Соколова Л.М. Приготовление постоянных препаратов патогенных штаммов из родов Alternaria и Fusarium для селекции моркови столовой на устойчивость. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2016;5(139):20-25.

Egorova A.A., Sokolova L.M. Making of the constant preparations of pathogenic strains from Alternaria and Fusarium genus for infection of carrot during carrot breeding on resistance. Vestnik of Altai State Agrarian University. 2016;5(139):20-25. (in Russian).

Жученко, А.А. Роль репродуктивного направления селекции культурных растений. /Балашова Н.Н., Козарь Е.Г. (ред.). Методические указания по гаметной селекции сельскохозяйственных растений, ВНИИССОК, Москва, 2001. С. 7-46.

Zhuchenko A.A. Role of reproductive selection in crop breeding /Balashova N.N., Kozari E.G. (eds). Methods of gamete selection for agricultural plants, VNIISSOK, Moscow, 2001. 7-46 p. (in Russian).

Жученко А.А., Король А.Б. Рекомбинация в эволюции и селекции. Наука, Москва, 1985. 400 с.

Zhuchenko A.A., Korol A.B. Recombination in evolution and plant breeding. Nauka, Moscow, 1985. 400 p. (in Russian).

Драгавцев В.А. Новый метод генетического анализ полигенных и количественных признаков растений. Эколого-генетический скрининг генофонда. Санкт-Петербург.1998. С. 180-252.

Dragavtsev V.A. New genetic analysis for the polygenic and quantitative traits. In: Ecological-genetic screening of basic material. SanktPetersburg. 1998. P. 180-252. (in Russian).

Le Clerc V., Aubert C., Cottet V., Yovanopulos C., Piquet M., Suel A., Huet S., Koutouan C., Hamama L., Chalot G., Jost M., Pumo B., Briard M. Resistance carrots to Alternaria dauci or tasty carrots: should we choose? Acta Horticulture. 2019;(1264):199-204. doi: 10.17660/ActaHortic.2019.1264.24.

Briard M. Carrot biotic stresses: challengers and research priorities. Acta Horticulture. 2019;(1264):113-122. doi: 10.17660/ActaHortic.2019.1264.13.

Shibaya T., Kuroda C., Fujii T., Nakayama S., Minami C., Shirasawa K. and Isobe S. Genomic diversity in old and recent carrot cultivars and breeding populations at a Japanese seed company. Acta Horticulture. 2019;(1264):249-254. doi: 10.17660/ActaHortic.2019.1264.30.

Simon P.W. Beyond the genome: carrot production trends, research advances and future crop improvement. Acta Horticulture. 2019;(1264):1-8. doi: 10.17660/ActaHortic.2019.1264.1.

Соколова Л.М., Иванова М.И. Дикие виды Daucus L. в селекции и сохранение их ex situ в условиях Московской области. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2021;2(54):130-140. doi: 10.18286/1816-4501-2021-2-130-140.

Sokolova L.M., Ivanova M.I. Wild species Daucus L. in plant breeding and reservation its ex situ in Moscow region. Vestnik of Ulianov State Agricultural Academy. 2021;2(54):130-140. doi: 10.18286/18164501-2021-2-130-140 (in Russian).

Geoffriau E., Charpentier T., Huet S., Hägnefelt A., Lopes V., Nothnagel T., Lohwasser U., Mallor Gimenez C., Allender C. Carrot Diverse: understanding variation in a wild relative of carrot. Acta Horticulture. 2019;(1264):151-156. doi: 10.17660/ActaHortic.2019.1264.18.

Visscher P.M., Hill W.G., Wray N.R. Heritability in the genomic era– concepts and misconceptions. Nature Reviews Genetics.2008;(9):255-266. doi: 10.1038/nrg2322.

Visscher P.M., Hill W.G., Wray N.R. Heritability in the genomic era – concepts and misconceptions. Nature Reviews Genetics. 2008;(9):255-266. doi: 10.1038/nrg2322.

Đorđević R., Zečević B., Zdravković J., Živanović T., Todorović G. Inheritance of yield components in tomato. Genetika. 2010;3(42):575583. doi: 10.2298/GENSR1003575D.

Jevtić G., Andelković B., Lugić Z., Radović Ja., Dinić B. Heritabilnost proizvodnih osobina regionalnih populacija medonosne pćele iz Serbije. Genetika, Beograd. 2012;44(1):47-54.

Пивоваров В.Ф., Балашова И.Т., Сирота С.М., Козарь Е.Г., Пинчук Е.В. Анализ эффективности гибридизации по степени проявления целевых признаков в поколениях F2, F3 при селекции новых форм томата для многоярусной узкостеллажной гидропоники. Сельскохозяйственная биология. 2017;52(5):1-6. doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.1049rus.

E.V. Pivovarov V.F., Balashova I.T., Sirota S.M., Kozari E.G., Pinchuk Analysis effects of hybridization by the degree of target trait appearance in F2, F3 generations in the process of breeding new tomato forms for multi circle hydroponic installation. Agricultural biology. 2017;52(5):1-6. doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.1049rus (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.