Скрининг селекционного материала гороха овощного по устойчивости к ржавчине в Омском ГАУ

Актуальность. Ржавчина гороха регулярно наносит ущерб урожаю гороха овощного в Омской области. Вредоносность заболевания в последние годы стала усиливаться, в благоприятные для развития болезни годы поражение восприимчивых сортов может составлять 100 %. В связи с чем селекционеры вынуждены постоянно искать новые источники генов устойчивости из-за быстрой эволюции возбудителей ржавчины.

Цель наших исследований – провести скрининг образцов коллекции гороха овощного в полевых условиях в южной лесостепи Западной Сибири и выделить источники устойчивости.

Материал и методика. В качестве объекта для изучения были взяты 72 образца гороха овощного из «Федерального государственного бюджетного научного центра овощеводства» (ФГБНУ ФНЦО) и «Федерального исследовательского центра Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова» (ВИР). Исследования проводились в течение четырех лет с 2020 по 2023 гг. в условиях южной лесостепи Омской области. Учеты вели в соответствии с «Методическими указаниями по изучению коллекции зерновых бобовых культур».

Результаты и обсуждение. В результате проведенных исследований установлено, что устойчивость гороха овощного к ржавчине зависит как от генотипа, так и погодных условий. Набольшее влияние на развитие заболевания оказывали погодные условия (доля фактора составила 51,5%), вклад генотипа также достоверный и составляет 44,8%. Устойчивость коллекционных образцов к ржавчине в условиях Омской области варьировала от низкой (2,8 балла) при теплой и влажной погоде до очень высокой (7,8 баллов) при сухой и жаркой. Основное влияние на распространение ржавчины оказывают гидротермические условия периода «цветение – созревание» (r=-0,98±0,11). Устойчивость растений к ржавчине характеризуется сильным варьированием в зависимости от условий выращивания (Сve=20,2-54,6%). Наименьшую изменчивость признака по годам имел сорт Дарунок (Сve=20,2%), который будет наиболее стабильно сохранять устойчивость при усилении инфекционной нагрузки. В результате скрининга коллекционного материала гороха овощного выделены источники частичной устойчивости к ржавчине для селекции в Западной Сибири: сорта Дарунок, Самородок (ФГБНУ "Федеральный научный центр овощеводства" (ФГБНУ ФНЦО)), Орел, Крейсер, Витязь, Флагман-8, Немчиновский 46, В-579, Памяти Хангильдина (коллекция ВИР).

1. Семенова Е.В., Проскурякова Г.И. Результаты изучения образцов гороха (Pisum sativum L.) из коллекции ВИР в Тамбовской области в 1995–2017 гг. Зернобобовые и крупяные культуры. 2021;1(37):5-13. https://doi.org/10.24412/2309-348X-2021-1-5-13 https://www.elibrary.ru/kzveub

2. Вишнякова М.А., Александрова Т.Г., Буравцева Т.В., Бурляева М.О., Егорова Г.П., Семенова Е.В., Сеферова И.В., Суворова Г.Н. Видовое разнообразие коллекции генетических ресурсов зернобобовых вир и его использование в отечественной селекции (Обзор). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(2):109-123. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-2-109-123 https://www.elibrary.ru/kneohg

3. Путина О.В., Беседин А.Г. Адаптивная способность и стабильность генотипов овощного гороха разных групп спелости. Овощи России. 2020;(4):45-49. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2020-4-45-49 https://www.elibrary.ru/qyfthm

4. Kazydub N., Kuzmina S., Yfimceva S. Leguminous Crops as a Valuable Product in Functional Nutrition. The Fifth Technological Order: Prospects for the Development and Modernization of the Russian Agro–Industrial Sector (TFTS). 2019. P. 199–203. https://doi.org/10.2991/assehr.k.200113.168

5. Кайгородова И.М., Ушаков В.А., Голубкина Н.А., Котляр И.П., Пронина Е.П., Антошкина М.С. Пищевая ценность, качество сырья и продовольственное значение культуры гороха овощного (Pisum sativum L.). Овощи России. 2022;(3):16-32. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2022-3-16-32 https://www.elibrary.ru/wlxvhj

6. EPPO Standards Pea. http://archives.eppo.org/EPPOStandards/PP2_GPP/pp2-14-e.doc.

7. Singh A.K., Kushwaha C., Singh A.K. et al. Rust (Uromyces viciaefabae Pers. de-Bary) of Pea (Pisum sativum L.): Present Status and Future Resistance Breeding Opportunities. Genes. 2023;14(2):374. https://doi.org/10.3390/genes14020374

8. Кузьмина С.П., Казыдуб Н.Г. Изучение образцов коллекции гороха овощного на устойчивость к аскохитозу в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Овощи России. 2019;(1):94-97. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-1-94-97 https://www.elibrary.ru/yohxcp

9. Борзенкова Г.А. Система рационального применения протравителей и оптимизация их совместного использования с биопрепаратами и ФАВ в защите гороха от болезней в условиях нечерноземной зоны России. Зернобобовые и крупяные культуры. 2012;(1):90-98. https://www.elibrary.ru/qcpavp

10. Бударина Г.А., Соболева Г.В. Источники устойчивости гороха к болезням и вредителям для практической селекции. Земледелие. 2017;(3):43- 45. https://www.elibrary.ru/ylnauv

11. Обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в Омской области в 2017 году и прогноз появления вредителей, болезней и сорняков на 2023 год. 2023. 172 с.

12. Зотиков В.И., Бударина Г.А. Болезни гороха и основные приемы защиты культуры в условиях средней полосы России. Защита и карантин растений. 2015;(5):11-15. https://www.elibrary.ru/trkkdz

13. Кайгородова И.М., Котляр И.П., Ушаков В.А., Енгалычева И.А., Козарь Е.Г. Приоритетные направления современной селекции гороха овощного (Pisum sativum L.). Овощи России. 2023;(4):5-12. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2023-4-5-12 https://www.elibrary.ru/aegaad

14. Семенова Е.В., Бойко А.П., Новикова Л.Ю., Вишнякова М.А. Фенотипические признаки, определяющие дифференциацию генофонда гороха (Pisum sativum L.) по направлениям использования. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(7):599-608. https://doi.org/10.18699/VJGB-22-74 https://www.elibrary.ru/jktgfl

15. Давлетов Ф.А., Гайнуллина К.П., Магафурова Ф.Ф. Сравнительное изучение хозяйственно-биологических признаков у сортов гороха, созданных в Республике Башкортостан за последние 30 лет. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020;4(84):72-77. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2020-84-4-72-77 https://www.elibrary.ru/skdyfb

16. Зеленов А.А., Задорин А.М., Зеленов А.Н., Кононова М.Е. Селекция усатых сортов гороха в ФНЦ зернобобовых и крупяных культур. Зернобобовые и крупяные культуры. 2020;1(33):4-10. https://doi.org/10.24411/2309-348X-2020-11147 https://www.elibrary.ru/bzycuw

17. Плотникова Л.Я. Иммунитет растений и селекция на устойчивость к болезням и вредителям. 2007. 359 с. ISBN 978-5-9532-0356-2. https://www.elibrary.ru/qkykhr

18. Xue A.G., Warkentin T.D. Reactions of field pea varieties to three isolates of Uromyces fabae. Can. J. Plant Sci. 2002;(82):253-255. https://doi.org/10.4141/P01-105

19. Vijayalakshmi S., Yadav K., Kushwaha C., Sarode S.B., Srivastava C.P., Chand R., Singh, B.D. Identification of RAPD markers linked to the rust (Uromyces fabae) resistance gene in pea (Pisum sativum). Euphytica. 2005;(144):265-274. https://doi.org/10.1007/s10681-005-6823-2

20. Kushwaha C., Chand R., Srivastava C.P. Role of aeciospores in outbreak of pea (Pisum sativum L.) rust (Uromyces fabae). Eur. J. Plant Pathol. 2006;(115):323-330. https://doi.org/10.1007/s10658-006-9017-4

21. Barilli E., Sillero J.C., Moral A., Rubiales D. Characterization of resistance response of pea (Pisum spp.) against rust (Uromyces pisi). Plant Breed. 2009;(128):665-670. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2008.01622.x

22. Emeran A.A., Sillero J.C., Niks R.E., Rubiales D. Infection structures of host-specialized isolates of Uromyces viciae-fabae and of others Uromyces infecting leguminous crops. Plant Dis. 2005;(89):17-22. https://doi.org/10.1094/PD-89-0017

23. Upadhyay A.L., Singh V.K. Performance of pea varieties/ lines against powdery mildew and rust. Indian J. Pulses Res. 1994;(7):92-93.

24. Pal A.B., Brahmappa B., Sohi H.S., Rawal R.D. Studies on inheritance of resistance to rust (Uromyces fabae Pers. de Bary) on pea. SABRAO J. 1979;(11):101-103.

25. Katiyar R.P., Ram R.S. Genetics of rust resistance in pea. Ind. J. Genet. Plant Breed. 1987;(47):46-48.

26. Tyagi M.K., Srivastava C.P. Inheritance of powdery mildew and rust resistance in pea. Ann. Biol. 1999;(15):13-16.

27. Singh R., Ram H. Inheritance of days to flowering and rust resistance in peas. Res. Crops. 2001;(2):414-418. https://doi.org/10.3390/genes14020374

28. Singh J., Sirari A., Singh H. et al. Identifying and validating SSR markers linked with rust resistance in lentil (Lens culinaris). Plant Breed. 2021;(140):477-485. https://doi.org/10.1111/pbr.12917

29. Wu X., Wang B., Xin Y. et al. Unravelling the genetic architecture of rust resistance in the common bean (Phaseolus vulgaris L.) by combining QTLSeq and GWAS analysis. Plants. 2022;11(7):953. https://doi.org/10.3390/plants11070953.

30. Devi J., Mishra G.P., Sagar V. et al. Gene-based resistance to erysiphe species causing powdery mildew disease in peas (Pisum sativum L.). Genes. 2022;(13):316. https://doi.org/10.3390/genes13020316

31. Yan J., Chen J., Lin Y. et al. Mapping of quantitative trait locus reveals PsXI gene encoding xylanase inhibitor as the candidate gene for bruchid (Callosobruchus spp.) resistance in pea (Pisum sativum L.). Front. Plant Sci. 2023;(14):1057577. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1057577

32. Chand R., Srivastava C.P., Singh B.D., Sarode S.B. Identification and characterization of slow rusting components in pea (Pisum sativum L.). Genet. Resour. Crop Evol. 2006;(53):219-224. https://doi.org/10.1007/s10722-004-6149-2

33. Kumar T.B.A., Rangaswamy K.T., Ravi K. Assessment of tall field pea genotypes for slow rusting resistance. Leg. Res. 1994;(17):79-82.

34. Caldwell R.M. Breeding for general and/or specific plant disease resistance. In Proceedings of the 3rd International Wheat Genetic Symposium, Canberra, Australia, 5–9 August 1968. P. 263–272.

35. Rubiales D., Niks R.E. Characterization of Lr34, a major gene conferring nonhypersensitive resistance to wheat leaf rust. Plant Dis. 1995;(79):1208- 1212. https://doi.org/10.1094/ПД-79-1208

36. Rubiales D., Sillero J.C. Uromyces viciae-fabae haustorium formation in susceptible and resistant faba bean lines. Eur. J. Plant Pathol. 2003;(109):71- 73. https://doi.org/10.1023/A:1022041106262

37. Moldenhauer J.B.M., Moerschbacher W., van derWesthuizen A.J. Histological investigation of stripe rust (Puccinia striiformis f. sp. tritici) development in resistant and susceptible wheat cultivars. Plant Pathol. 2006;(55):469- 474. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2006.01385.x

38. Habtu A., Zadoks J.C. Components of partial resistance in Phaseolus beans against Ethiopian isolates of bean rust. Euphytica. 1995;(85):95-102. https://doi.org/10.1007/BF01678035

39. Conner R.L., Bernier C.C. Slow rusting resistance in Vicia fabae. Can. J. Plant Pathol. 1982;(4):263-265. https://doi.org/10.1080/07060668209501293

40. Kushwaha C., Chand R., Singh A.K., Rai R., Srivastava C.P., Singh B.D., Mohapatra C. Lignification and early abortive colonies as indicators of partial resistance to rust in pea. Trop. Plant Pathol. 2016;(41):91-97. https://doi.org/10.1007/s40858-016-0071-y

41. Jeger M.J., Viljanen-Rollinson S.L.H. The use of area under disease progress curve (AUDPC) to assess quantitative disease resistance in crop cultivars. Theor. Appl. Genet. 2001;(102):32-40. https://doi.org/10.1007/s001220051615

42. Корсаков Н.И., Адамова О.А., Будакова В.И. Методические указания по изучению коллекции зерновых бобовых культур. Л.: ВИР. 1975. 59 с.