Влияние Pseudomonas syringae pv. aptata на функциональные характеристики микрогаметофита сортов свеклы столовой с разным уровнем устойчивости к бактериозу

Актуальность. Увеличение распространения бактериоза на свекле столовой в условиях Московской области несет эпидемиологическую опасность, что актуализирует исследования по разработке методики оценки растений на устойчивость к бактериозу на ранних стадиях онтогенеза.

Цель. Выявить характер взаимосвязи между реакцией спорофита и микрогаметофита на заражение бактерией Pseudomonas syringae pv. aptata (Psa) сортов свеклы столовой с различной устойчивостью корнеплодов к бактериозу.

Материалы и методы. Объекты исследований: растения свеклы столовой сортопопуляций Маруся и Красный бархат, коллекционный штамм Psa 1-21. С применением фитопатологических методов и методов гаметной селекции проводили оценку устойчивости растений в различных вариантах заражения спорофита и гаметофита суспензией и культуральным фильтратом Psa.

Результаты. Средний объем зоны поражения Psa корнеплодов сорта Маруся был в 3,5 раза больше, чем у сорта Красный бархат (Vп=53 мм³), который характеризовался выровненностью и отсутствием восприимчивых форм Vп>300 мм³). У сорта Маруся выявлен широкий внутрипопуляционный полиморфизм по устойчивости корнеплодов и листьев, где большинство генотипов проявили среднюю или высокую восприимчивость к возбудителю. У обоих сортов отмечено повышение на 10-30% относительно контроля жизнеспособности пыльцы при высокой (КОЕ 12х10⁸ кл/мл) и низкой (КОЕ 2,4х10⁸ кл/мл) концентрациях патогена. Отмечено положительное влияние Psa на рост пыльцевых трубок: у сорта Маруся по мере увеличения концентрации стимулирующий эффект возрастал, у сорта Красный бархат - постепенно снижался. При добавлении разбавленного в 2,5 раза культурального фильтрата Psa у восприимчивого сорта Маруся отмечено повышение жизнеспособности пыльцы (на 3%), у устойчивого сорта Красный бархат - снижение на 24% относительно контроля. По скорости роста пыльцевой трубки дифференцирующим было также разведение 4:6, где средняя длина трубок восприимчивого сорта превысила контроль на 10%, а у устойчивого сорта была ниже контрольного варианта на 18%.

Заключение. Выявлена обратная взаимосвязь между устойчивостью спорофита к Psa и изменением функциональных параметров микрогаметофита сортов свеклы столовой Маруся и Красный бархат под влиянием фитопатогена. Полученные результаты свидетельствуют о перспективах разработки методики отбора устойчивых к бактериозу генотипов свеклы столовой по реакции микрогаметофита.

1. Ветрова С.А., Вюртц Т.С., Заячковская Т.В., Степанов В.А. Современное состояние рынка овощных корнеплодов в РФ и пути решения проблемы продовольственной безопасности. Овощи России. 2020;(2):16-22. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2020-2-16-22 https://elibrary.ru/frzyol

2. Engalycheva I.A., Kozar E.G., Stepanov V.A., Sirota S.M., Soldatenko A.V. Resistance of carrots to diseases as a factor of increasing production profitability. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;(650):012054. https://doi.org/10.1088/1755-1315/650/1/012054 https://elibrary.ru/fllstz

3. McGrath J.M., Panella L. Sugar Beet Breeding. In: Goldman I. Plant Breeding Reviews. 2018;(42):167-218. https://doi.org/10.1002/9781119521358.ch5

4. Словарева О.Ю. Бактерии, имеющие значение для экспорта российской зерновой продукции. Фитосанитария. Карантин растений. 2024;S2-1(18):22. https://elibrary.ru/hwzkyy

5. Berge O., Monteil C. L., Bartoli C., et al. A user's guide to a data base of the diversity of Pseudomonas syringae and its application to classifying strains in this phylogenetic complex. PLoS ONE. 2014;9(9). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0105547

6. Енгалычева И.А., Козарь Е.Г., Антошкин А.А., Игнатов А.Н., Фролова С.Л. Патогенность бактерии Pseudomonas syringae DC3000 в отношении фасоли овощной и выделение источников устойчивости. Достижения науки и техники АПК. 2024;38(10):40-46. https://doi.org/10.53859/02352451_2024_38_10_40 https://elibrary.ru/fobipn

7. Morris C.E., Kinkel L.L., Xiao K., et al. Surprising niche for the plant pathogen Pseudomonas syringae. Infection, Genetics and Evolution. 2007;7(1):84–92. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2006.05.002

8. Xin X.-F., Kvitko B., Yang He Sh. Pseudomonas syringae: what it takes to be a pathogen. Nature reviews. Microbiology. 2018;16(5):316–328. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2018.17

9. Петюренко М.Ю., Безлер Н.В., Хуссейн А.С. Скрининг бактерий рода Pseudomonas, ассоциированных с Beta vulgaris L., на наличие признаков патогенности и кодирующих их генов syrB и hrpZ. Достижения науки и техники АПК. 2020;34(1):16–19. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10103 https://elibrary.ru/qyqozr

10. Lelliott R.A., Billing E., Hayward A.C. A Determinative Scheme for the Fluorescent Plant Pathogenic Pseudomonads. Journal of Applied Bacteriology. 1966;29(3):470–489. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.1966.tb03499.x

11. Morris C., Glaux C., Latour X., Gardan L., Samson R., Pitrat M. The relationship of host range, physiology, and genotype to virulence on cantaloupe in Pseudomonas syringae from cantaloupe blight epidemics in France. Phytopathology. 2000;90(6):636–646. https://doi.org/10.1094/phyto.2000.90.6.636

12. Nikolić I., Stanković S., Dimkić I., Berić T., Stojšin V., Janse J., Popović T. Genetic diversity and pathogenicity of Pseudomonas syringae pv. aptata isolated from sugar beet. Plant Pathology. 2018;67(5):1194-1207. https://doi.org/10.1111/ppa.12831

13. Sedighian N., Shams-Bakhsh M., Osdaghi E., Khodaygan P. Etiology and host range of bacterial leaf blight and necrosis of squash and muskmelon in Iran. Journal of Plant Pathology. 2014;96(3):507–514. https://doi.org/10.4454/jpp.v96i3.3201

14. Игнатов А.Н., Панычева Ю.С., Воронина М.В., Гресис В.О., Пакина Е.Н. Ожог листьев и гниль корнеплодов сахарной свёклы, вызванные Pseudomonas syringae pv. aptata в Российской Федерации. Сахар. 2018;(7):14-17. https://elibrary.ru/xwfgmx

15. Janse J.D. A leaf spot disease of sugar beet, caused by Pseudomonas syringae. Gewasbescherming. 1979;(10):121–125.

16. Лазарев А.М., Попов Ф.А. Бактериозы свеклы. Защита и карантин растений. 2014;(12):27-29. https://elibrary.ru/szgeyh

17. Селиванова Г.А. Болезни сахарной свеклы при интенсификации технологии выращивания культуры. Земледелие. 2013;(4):31–35. https://elibrary.ru/qctijz

18. Панычева Ю.С., Воронина М.В., Гресис В.О., Игнатов А.Н. Бактериальные болезни сахарной свёклы в Российской Федерации: распространение и вредоносность. Сахар. 2017;(11):2-6. https://elibrary.ru/zxmdnn

19. Ветрова С.А., Козарь Е.Г., Мухина К.С., Заячковский В.А. Патогенность московского изолята Рseudomonas syringae pv. aptata в отношении культуры свеклы столовой. Достижения науки и техники АПК. 2024;37(10):63-69. https://doi.org/10.53859/02352451_2024_38_10_63 https://elibrary.ru/ohbhia

20. Sowmya H.H, Sumalatha G.M, Showkath Babu B.M, Supriya S.M, Ramya V, Kamatar M.Y. Pollen selection for selection of genotypes against different stress environments. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2018;7(1):3046-3049. https://doi.org/10.1080/87559129.2020.1756844

21. Jourden C., Simmonneaux D., Renard M. Selection of pollen for linolenic acid content in rapeseed Brassica napus L. Plant Breeding. 1996;115(1):11–15. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1996.tb00863.x

22. Кильчевский А.В., Антропенко Н.Ю., Пугачева И.Г. Изучение корреляционных связей между признаками спорофита и гаметофита томата в диаллельных скрещиваниях. Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства овощных культур. Москва: ВНИИССОК. 2005. 20 с.

23. Ottaviano E., Sari-Gorla M. Gametophytic and sporophytic selection. Plant Breeding. Principles and Prospects. 1993. P. 333–352.

24. Ravikumar R.L., Patil B.S., Soregaon C.D. et al. Genetic evidence for gametophytic selection of wilt resistant alleles in chickpea. Theor Appl Genet. 2007;(114):619–625. https://doi.org/10.1007/s00122-006-0462-4

25. Агафонов А.Ф. Шмыкова Н.А. Использование мужского гаметофита в селекции лука репчатого на устойчивость к бактериозу. Методические указания по селекции и семеноводству луковых культур. М., 1997. С. 28-31.

26. Ravikumar R.L., Chaitra G.N., Anilkumar M., Choukimath C.D. Gametophytic selection for wilt resistance and its impact on the segregation of wilt resistance alleles in chickpea (Cicer arietinum L.). Еuphytica. 2013;(189):173-181. https://doi.org/10.1007/s10681-012-0745-6

27. Ravikumar R.L., Chikkodi S.B. Association between sporophytic reaction to Alternaria helianthi and gametophytic tolerance to pathogen culture filtrate in sunflower (Helianthus annuus L.). Euphytica. 1998;(103):173–180.

28. Балашова Н.Н., Игнатов А.Н., Самохвалов А.Н., Рогачев Ю.Б., Шмыкова Н.А. Жизнеспособность микрогаметофита белокочанной капусты под влиянием возбудителей бактериозов и килы. Сельскохозяйственная биология. 1995;(5):115-118.

29. Буренин В.И., Пивоварова Н.С., Власова Э.А. Методические указания по изучению и поддержанию мировой коллекции корнеплодов. Ленинград: ВНИИР им. Вавилова; 1989. 88 с.

30. Самохвалов А.Н. Методы селекции овощных растений на устойчивость к болезням. Москва: АО «Моспромстройматериалы»; 1997. 206 с.

31. Тихонова Т.О., Козарь Е.Г., Енгалычева И.А., Степанов В.А. Скрининг коллекционных образцов моркови столовой и поиск источников устойчивости к белой гнили. Таврический вестник аграрной науки. 2023;36(4):159–173. https://doi.org/10.5281/zenodo.10280831 https://elibrary.ru/kjnhps

32. Козарь Е.Г., Фёдорова М.И., Ветрова С.А., Заячковский В.А., Степанов В.А. Оценка функциональных параметров микрогаметофита инбредных растений свеклы столовой (методические рекомендации). Москва: ООО «Полиграф Плюс». 2017. 34 с.

33. Данвелл Д.М., Бутенко Р.Г. Культура гаплоидных клеток. Биотехнология растений: культура клеток. М.: Агропромиздат. 1989. С. 33-51.