CC BY
20УДК 632.938.1:633.11
ИДЕНТИФИКАЦИЯ LR-ГЕНОВ У ОБРАЗЦОВ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ, УСТОЙЧИВЫХ К ВОЗБУДИТЕЛЮ БУРОЙ РЖАВЧИНЫ В УСЛОВИЯХ ЦЧР, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДНК-МАРКЕРОВ
Ю.В. Зеленева*, Е.И. Гультяева**, В.В. Плахотник*
Филиал Тамбовского НИИСХ **Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург
С использованием молекулярных маркеров проведена идентификация Ъг-генов у 65 образцов из коллекции ВИР и 14 селекционных линий пшеницы, созданных в Среднерусском филиале ТНИИСХ и сочетающих устойчивость к бурой ржавчине с комплексом других положительных признаков. В результате скрининга у изучаемых образцов выявлено наличие генов Ъг9, Ъг19, Ъг24, Ъг34, Ъг1, Ъг10, Ъг20, Ъг26 и отсутствие Ъг21, Ъг25, Ъг28, Ъг29, Ъг37, Ъг41, Ъг47 и Ъг50. У трех сортов из Канады найдена ржаная транслокация 1AL.1RS. У селекционных линий Среднерусского филиала ТНИИСХ выявлено доминирование гена Ъг19 в сочетании с малоэфективными генами Ъг10, Ъг20 и Ъг26.
Ключевые слова: пшеница, бурая ржавчина, сорт, гибрид, ДНК-маркеры, Ъг-гены, РиссШа triticina.
Бурая ржавчина (возбудитель Puccinia triticina Eriks.) - одна из вредоносных грибных болезней пшеницы в ЦЧР. В системе защиты от патогена важным звеном является внедрение в производство устойчивых сортов. Результативность селекции на устойчивость предопределяется многими факторами, приоритетными среди которых являются выбор направления селекции и типа устойчивости, на которые следует вести селекционную работу, установление взаимоотношений в системах растение-хозяин - патоген и наличие в распоряжении селекционера высокоэффективных источников и доноров устойчивости.
Для создания коллекции источников и доноров, соответствующих требованиям, предъявляемым к исходному материалу в условиях ЦЧР, в инфекционных питомниках Среднерусского филиала Тамбовского НИИСХ проводится изучение сортообразцов яровой пшеницы по устойчивости к комплексу болезней (бурая ржавчина, септориоз, мучнистая роса, пыльная и твердая головня). В результате многолетних испытаний в различных экологических зонах были отобраны образцы пшеницы, устойчивые к отдельно взятой болезни или сгрупповой
устойчивостью к двум и более возбудителям болезней.
С использованием этого материала в Среднерусском филиале ТНИИСХ получены гибридные линии от скрещивания восприимчивых сортов яровой пшеницы степного агроэкотипа (Саратовская 29, Кутулукская, Воронежская 10, Чакинская 82, Жница, Крестьянка, Ершовская 32, Алтайская 81, Целинная 20, Целинная 21, Пиротрикс 28, Павлодарская, Воронежская 6, Прохоровка) с зарубежными донорами устойчивости к бурой ржавчине: Jastin (к-44982,США), Moriris (к-45481,США), Manitou (к-45492,Канада), Ramany (к-45808, Эфиопия), Агис 503 (Россия), Lacota (44421,США), Димитровка 5-14 (к-45198, Болгария), Димитровка 5-20 (к-45198, Болгария), WW16161, WW1614, CBP53, Minl-53-310, и-282361 (Чили), к-44151 (Канада), к-346525 (QMMYT), кк-39553, 309217 (Перу), к-45367 (Кения), кк-45999, (Мексика), кк-38487, 54043, ии-344735, 364721 (Австралия).
Целью настоящей работы являлась идентификация Lr-генов у устойчивых к бурой ржавчине коллекционных образцов и селекционных линий яровой пшеницы селекции Среднерусского филиала ТНИИСХ с использованием ДНК-маркеров.
Методика исследований
Для выявления доноров и источников питомнике оценили 4566 сортообразцов яровой устойчивости к бурой ржавчине в инфекционном пшеницы различного эколого-географического
происхождения.
Оценку устойчивости проводили согласно методическим указаниям Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971, 1975), методам селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах - членах СЭВ (1988). В качестве стандарта служил восприимчивый сорт Саратовская 60. Оценку устойчивости растений в поле проводили в инфекционном питомнике, где обеспечивали условия для проявления и реализации вирулентности известных Lr-генов, присут-ствующих в коллекции. Тип реакции определяли в баллах по шкале Майнса и Джексона (1926), интенсивность проявления ржавчины - по комби-нированной шкале Петерсона (1948).
Для идентификации Lr-генов отобрано 65 коллекционных сортов и 14 оригинальных селекционных линий, сочетающих устойчивость к бурой ржавчине с комплексом других положительных признаков и свойств.
Молекулярные маркеры использовали для идентификации 15 Lr-генов: Lr1 (Qiu et al., 2007), Lr9 (Gupta et al., 2005), Lr10 (Chelkowski et al., 2003), Lr19 (Prins et al., 1997; Gupta et al., 2006), Lr20 (Neu et al.,2002), Lr21 (Fritz http://maswheat.ucdavis.edu), Lr24 (Mago et al., 2005; Prabhu et al., 2004; Gupta et
Результаты
Различный уровень устойчивости к возбудителю бурой ржавчины в полевых и лабораторных условиях у 65 сортов и гибридов зарубежной селекции и 14 линий, полученных в Среднерусском филиале ТНИИСХ, предполагает наличие у данного материала эффективных ювенильных и возрастных Lr-генов или сочетание нескольких Lr-генов. С использованием сорока девяти изогенных Lr-линий Тэтчер и тест-сортов с Lr-генами Tt1Tt2 Tr, Agi установлено, что центрально-черно-земная субпопуляция бурой ржавчины содержит 45 аллелей вирулентности. Частота встречаемос-ти большинства из них составляет 75-100%. Высокой эффективностью в фазе проростков обладали гены Lr9, Lr44 и Lr49, а в полевых условиях - Lr9=(LrTr), Lr24, Lr38, Lr39=41, Lr43, Lr49 и Lr Tt1Tt2, LrAgi (Плахотник и др., 2010).
С использованием SCAR-маркера гена Lr9 SCS5550 (Gupta et al., 2005) продукт амплификации с молекулярным весом 550 п.о. выявлен у 7 образцов пшеницы (к-30124 (Мексика), к-33402 (Бразилия), к-34482 (США), Эстивум 604, Лютесценс 620, Лютесценс 623, (Россия) и к-34270
al., 2006), Lr26 (Mago et al., 2002; Weng et al., 2007), Lr28 (Cherukuri et al., 2005), Lr29 (Procunier et al., 1995), Lr34 (Lagudah et al., 2006), Lr35 (Mago et al., 2009), Lr37 (Helguera et al, 2003), Lr39=Lr41 (Pestsova et al., 2000; Brown-Guedira, Singh http://maswheat.ucdavis.edu), Lr47 (Helguera et al., 2000). ДНК выделяли из двух-трех листьев 5-7-дневных проростков пшеницы по методике Д.Б. Дорохова и Э. Клоке (1997). Амплификацию ДНК проводили в реакционной смеси по предложенным авторами протоколам и при необходимости модифицировали. Объем реакционной смеси для проведения ПЦР составлял 20 мкл и содержал геномную ДНК (50 - 100 нг), 10х реакционный буфер с MgCl2 (2 мкл), 25 mM хлористый магний (0.1 мкл), 25 mM смесь дезоксирибонуклеотид-фосфатов -dNTP's (1.6 мкл), прямой и обратный праймеры концентрацией 10 пкМ/мкл каждый (0.7-1 мкл), фермент Taq-полимеразу (5 ед/мкл) (0.2 мкл).
Амплифицированные фрагменты разделяли с помощью электрофореза в 1.5% агарозном геле в 1хТВЕ буфере. Гели окрашивали бромистым этидием и фотографировали в ультрафиолетовом свете. Для оценки размера маркерных фрагментов использовали маркер 100 bp mix («Fermentas»).
исследований
(CIMMYT). Результаты молекулярного тестирования сочетаются с фитопатологи-ческими: выделенные образцы характеризовались высоким уровнем устойчивости в фазе проростков и взрослых растений.
Для идентификации гена Lr19 использовали три маркера (SCS265, SCS253 и Gb). Наличие фрагмента размером 512 п.о., выявленными с праймерами SCS265F/R и 130 п.о. с GbF/R, указывает на присутствие гена Lr19, а фрагмента 736 п.о. с праймерами SCS253F/R - на его отсутствие (Gupta et al., 2006). В результате молекулярного скрининга ген Lr19 выявлен у 12 селекционных линий, созданных в Среднерусском филиале ТНИИСХ (РЛ 9, РЛ 11, РЛ 16, РЛ 3, РЛ 8-1, СФР 135-17-16-2, СФР 135-17-20-2, СФР 142-32-11-6, СФР 184-3-5-7, СФР 193-12-86-1, СФР 88-1, СФР 135-17-16-15), и 5 линий других оригинаторов (Ауреум 548; Лютесценс 516; Лютесценс 558; Эстивум 476 и линии 34815-2-2, отобранной из образца к-34815 (США) (табл.).
При инокуляции в фазе проростков клонами, авирулентными к образцам пшеницы с геном Lr19, данные линии имели тип реакции 0; в полевых условиях
интенсивность их поражения колебалась от 5% (РЛ 9, РЛ 11, РЛ 16, РЛ 8-1, СФР 184-3-5-7, Лютесценс 516), 10% (РЛ 3, СФР 135-17-16-2, СФР 135-17-20-2, СФР 193-12-8-6-1, СФР 88-1, СФР 135-17-1615, Эстивум 476, линия 34815-2-2, отобранная из образца к-34815 (США), до 20% (СФР 142-32-11-6, Ауреум 548, Лютесценс 558). Ген Кг19 в условиях ЦЧР до 1999 года характеризовался как высокоэффективный (тип реакции 0, 0; или единичные пустулы с баллом 1). С 2001 года преобладающими стали типы реакции 1, 2 балла, интенсивность поражения до 10%, то есть по своим свойствам Кг19 может быть отнесен к эффективным генам.
Таблица. Устойчивость селекционных линий яровой мягкой пшеницы, полученных в Среднерусском филиале ТНИИСХ, к возбудителю бурой ржавчины и идентификация у них Ьг-генов с использованием ДНК-маркеров
Линии Тип реак- Пораже- ние, % Lr-гены
ции*, балл Lr10 Lr19 Lr20 Lr26 Lr34
РЛ 4 0/1 5 - - - - +
РЛ 9 0/1 5 - + + - -
РЛ 11 0/1 5 + + + - -
РЛ 16 0/1 5 - + + - -
РЛ 3 0/1 10 - + - - -
РЛ 8-1 0/2 5 - + + - -
СФР :
135-17-16-15 0/1 10 + + - - -
135-17-16-2 1/1 10 + + - - -
135-17-20-2 0/1 10 + + + + -
142-32-11-6 0/2 20 + + - - -
184-3-5-7 0/2 5 + + + + -
193-12-886-1 0/2 10 + + - + -
СФР88-1 0/1 10 + + - - -
СФР-202-7 0/2 20 + - - - -
st. Сара-
товская 60 4/4 80
*Проростков/взрослых растений.
Транслокация с геном Lr19 передана мягкой пшенице от Agropyron elongatum. В данной транслокации находится также ген устойчивости к стеблевой ржавчине Sr25 (Mdntosh et al., 1995), эффективный против наиболее агрессивной в настоящий период расы возбудителя стеблевой ржавчины Ug99.
Для идентификации гена Lr24 использовали маркеры Sr24/12 и SCS73 (Prabhu et al., 2004; Mago et al., 2005). Характерные
Вестник защиты растений, 3, 2013 фрагменты амплификации выявлены у 5 коллекционных образцов к-34349-4 (Непал); к-34336 (CIMMYT); кк-31226, 31351, 33712 (США). Наличие гена Lr24 у этих сортов дополнительно было подтверждено с использованием трех других маркеров этого гена SCS1302, S1326 и SCOAB-1 (Gupta et al., 2006).
При полевой оценке образцов к-34336, кк-31226, 31351, 33712 обнаружены лишь единичные пустулы (степень поражения <1%). Развитие болезни на образце к-34349-4 достигало 5%. Изогенная линия Lr24 по полевым оценкам стабильно проявляла высокий уровень устойчивости в течение двадцати лет (тип реакции 0 или 0; или наличие единичных пустул с баллом 1).
При использовании маркеров ювениль-ных генов Lr25, Lr28, Lr29, Lr41 и Lr47 фрагменты амплификации выявлены только у контрольных линий, что указывает на отсутствие их у изучаемых образцов.
Выше описанные идентифицированные Lr-гены относятся к группе «юве-нильных», действие которых проявляется во всех фазах онтогенеза пшеницы начиная с первого листа. К другой группе относятся гены устойчивости взрослых растений (adult plant resistance genes), эффективные на более поздних этапах онтогенеза, например, после выхода в трубку. Согласно публикации «Каталог генных символов...» (Mcintosh et al., 2010) к данной группе относятся гены Lr12, Lr13, Lr22a, Lr22b, Lr34, Lr35, Lr37, Lr46, Lr48, Lr67 и LrTb.
При использовании маркеров генов возрастной устойчивости Lr35, Lr37 и Lr21 продукт амплификации выявлялся только у контрольных линий, что указывает на их отсутствие у изучаемого материала. Несмотря на то что ген Lr21 описан как ювенильный (McIntosh et al., 1995), чаще всего он проявляется на более поздних этапах онтогенеза.
При использовании маркера csLV34 ген Lr34 выявлен у 31 изученного образца. Образцы к-30637 (ICARDA), кк- 31219, 31310-2, 31351, 33290, 33708, 34863, 34927, и-506339 (США), к-34984 (Перу), кк-33815, 33821, 34881 (Мексика), к-31684 (Россия), кк-31720, 31776-2, 31823, 32390, 33445, 38321
(С1ММУТ), к-32164 (Мексика), РЛ 4 показали однородность по гену Lr34, а внутри образцов кк-31157, 31170, 34267 (США), кк-31959, 32405, 32632-4 (С1ММУТ), к-33907 (Колумбия), к-34394-4 (Непал) имелось расщепление.
Ген Lr34 локализован в коротком плече хромосомы 7D и тесно сцеплен с генами устойчивости к мучнистой росе (Pm38) и желтой ржавчине (Yr18), а также с геном некроза верхушек листьев (Ltnl) (Mcintosh et al., 1995). Lr34 относится к группе генов, обеспечивающих
устойчивость как качественного, так и количественного проявления (т.е. частичную устойчивость или, иначе, устойчивость по типу медленного развития - slow rusting). К этой немногочисленной группе относятся также гены Lr46 и Lr67. Ген Lr34 широко распространен в сортах из Канады, Мексики и CIMMYT (http:/ / maswheat.ucdavis.edu/protocols/L r34/index.htm). Несмотря на то что устойчивость гена Lr34 в России утеряна, показано, что эффективно его сочетание с другими генами, например, Lr2, Lr12, Lr16 или Lr13 (Park, Mcintosh, 1994; Schnurbusch et al., 2004).
Гены расоспецифической устойчивости, эффективность которых была преодолена патогеном из-за массового распространения сортов - их носителей, в настоящее время нашли широкое применение в селекционных программах зарубежных стран и России при создании сортов с неспецифической устойчивостью. Несмотря на то что частоты вирулентности ко многим Lr-генам достигают 80-100%, по данным многих исследователей пирамидирование их в одном сорте может быть эффективным способом селекции устойчивых сортов.
С использованием молекулярных маркеров проведена идентификация 4 генов, утративших эффективность в России (Lr1, Lr10, Lr20 и Lr26).
С использованием маркера WR003F/R ген Lr1 выявлен у 10 коллекционных образцов пшеницы (кк-30124, 32632-4, и-347071 (Мексика); кк-31157, 31310-2, 31388-97-1, 31416, (США), кк-31570, 31823
(CIMMYT), к-33881 (Колумбия)).
Для идентификации гена Lr10 использовали маркер F1.2245/Lr10-6/r2 (Chelkowski et al., 2003). Характерный продукт амплификации размером 310 п.о. выявлен у 24 коллекционных образцов (кк-31170, 31226, 31306, 31351, 31416, 33708, 34267, 34482, и-506295 (США); кк-32405, 31720, 31570, 31776-2, 31755, 317572-2 (CIMMYT); кк-34396, 34396-2 (Непал); кк-34646, 34881, 58849, и-347071 (Мексика): к-34900 (б. СССР); к-31684 (Россия); к-33907 (Колумбия), и 10 селекционных линий (СФР 88-1, СФР 14232-11-6, РЛ11, СФР 193-12-8-6-1, СФР 184-3-5-7, СФР 135-17-20-2, СФР 135-1716-2, СФР 135-17-16-15, СФР-202-7, отбор из популяции 3-4-2-6-1-3-15).
С помощью маркера STS 638 ген Lr20 идентифицирован у 2 коллекционных образцов к-34482 (США), к-57725 (Швеция) и 6 селекционных линий (РЛ 9, РЛ11, отбор из популяции к-34815-2-2 (США), СФР 184-3-5-7, СФР-184-3-5-32, РЛ 8-1, РЛ 16). Ген Lr20 распространен в австралийских, западно-европейских и северо-американских сортах (McIntosh et al., 1995). В результате молекулярного скрининга выявлены российские сорта яровой пшеницы Дарья и Тризо -носители этого гена (Гультяева, 2012).
Идентификацию гена Lr26 проводили с использованием двух маркеров: iag 95 и SCM9 (Mago et al., 2002; Weng et al., 2007). Маркер SCM9 позволяет дифференцировать генотипы, несущие 1BL.1RS и 1AL.1RS-транслокации. Ампликон размером 207 п.о. указывает на наличие 1ВL.1RS-транслокации, а 228 п.о. - на 1AL.1RS-транслокацию (Weng et al., 2007). В результате ПЦР c праймерами SCM9 фрагмент амплификации размером 207 п.о. и с праймерами iagF/R размером приблизительно 1000 п.о., характерный для 1BL.1RS транслокации, выявлен у 14 коллекционных образцов пшеницы: к-3518 (Аргентина), к-33402 (Бразилия); к-30637 (ICARDA), к-33881 (Колумбия); к-30124 (Мексика); кк-34349-4, 34394-4 (Непал), кк-31823, 32390, 32405, (dMMYT), кк-31157, 31310-2, 33290, 34267, 34482 (США) и селекционных ли-
ний СФР 135-17-20-2; СФР 184-3-5-7; СФР 193-12-8-6-1 (табл.). Транслокация 1RS перенесена в мягкую пшеницу от сорта ржи Petkus и локализована в длинном плече 3В хромосомы. В этой транслокации также находятся ген устойчивости к мучнистой росе Pm8, к стеблевой (Sr31) и желтой (Yr9) ржавчине (Mcintosh et al., 2010). R. Mago с соавторами (2005) показали, что гены устойчивости к трем видам ржавчины являются независимыми, но тесно сцеплены друг с другом. Дополнительно 1BL транслокация несет гены, повыша-ющие урожайность и качество зерна, а также засухоустойчивость, обеспечиваемую за счет увеличения массы корней (Kim et al., 2004).
У трех сортов из Канады (Alta, Gerta, Frank) при использовании маркера SCM9 выявлен ампликон размером 228 п.о., что предполагает у них наличие 1AL.1RS транслокации. В результате ПЦР c праймерами iag95 у этих сортов наряду с фрагментом, характерным для №L.1RS транслокации, выявлялся второй фрагмент, незначительно больший по размеру, что также указывает на наличие 1AL.1RS транслокации. В этой транслокации не идентифицированы Lr-гены, однако сорта, несущие ее в генотипе, чаще всего характеризуются определенным уровнем устойчивости. Данная транслокация выявлена у российского сорта пшеницы Богданка (Гультяева, 2012).
В результате молекулярного скрининга у изучаемого материала выявлены как
единичные Кг-гены, так и их сочетания. Ген Lr9 выявлен у 7 образцов пшеницы, Ьг19 - у 17, Кг24 - у 5, Lr34 - у 30, Lr1 - у 10, Ьг10 - у 34, Кг20 - у 8, Lr26 - у 17 сортов, а транслокация 1AL.1RS у трех. Сочетание двух генов Кг9+Кг1 выявлено у образца к-30124 (Мексика); Lr9+Lr26 у к-33402 (Бразилия), к-30124 (Мексика), Lr19+Lr10 -у селекционных линий СФР 135-17-16-15, СФР 135-17-16-2, СФР 142-32-11-6, СФР 881, Ьг19+Ьг20 - у линий РЛ 9, РЛ 8-1, РЛ 16. Сочетание трех генов Кг9+Кг10+Кг20 выявлено у линии РЛ 11, генов Ьг19+Ьг10+Ьг26 - у линии СФР 193-12-8-61, Ьг24+Ьг26+Ьг34 - у образца к-34349-4 (Непал). У линий СФР 135-17-20-2 и СФР 184-3-5-7 идентифицировано сочетание четырех Кг-генов Кг19+Кг10+Кг20+Кг26.
У селекционных линий Среднерусского филиала ТНИИСХ выявлено преобладание гена Кг19 в сочетании с малоэфективными генами Кг10, Кг20 и Кг26. По данным С.Н.Сибикеева с соавторами (2011), при сочетании генов Кг26 и Кг19 значимо повышается уровень устойчивости, что подтверж-дается нашими результатами.
Создание и использование молекулярных маркеров значительно ускоряет скрининг и позволяет провести идентификацию Кг-генов как по отдельности, так и в различных сочетаниях, что повышает результативность выявления доноров и источников устойчивости к болезни.
Гультяева Е.И. Методы идентификации генов устойчивости пшеницы к бурой ржавчине с использованием ДНК-маркеров и характеристика эффективности Кг-генов. Санкт-Петербург, 2012, 72 с.
Дорохов Д.Б., Клоке Э. Быстрая и экономичная технология RAPD анализа растительных геномов / / Молекулярная генетика, 1997, 3, 4, с. 443-450.
Методика Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. М., Колос, 1975, 4, 86 с..
Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., Колос, 1971, 2, 248 с..
Методы селекции и оценки устойчивости пшеницы и ячменя к болезням в странах-членах СЭВ. Прага, Координационный центр, 1988, 321 с.
Плахотник В.В., Судникова В.П., Зеленева Ю.В. Структура патогенного комплекса и морфолого-физиологические свойства возбудителей болезней зерновых колосовых культур в ЦЧР / / Научно-практическая конференция «Научное обеспечение устойчивого ведения сельскохозяйственного производства в современных условиях», Пенза, 2010, с. 235-239.
Литература
Сибикеев С.Н., Маркелова Т.С., Дружин А.Е. и др. Оценка набора интрогрессивных линий яровой мягкой пшеницы селекции НИИСХ Юго-Востока на устойчивость к расе стеблевой ржавчины Ug99+Sr24 (TTKST) // Доклады РАСХН, 2011, 2, с. 3-5.
Chelkowski J., Golka L., Stepien. L. Application of STS markers for leaf rust resistance genes in near-isogenic lines of spring wheat cv. Thatcher. / / J.Appl Genet, 2003, 44, р. 323-338.
Cherukuri DP., Gupta S.K., Charpe A. et al Molecular mapping of Aegilops speltoides derived leaf rust resistance gene Lr28 in wheat / / Euphytica, 2005, 143, р.19-26.
Gold J., Yarder D., Townley-Smith F. et al Development of molecular marker for rust resistance genes Sr39 and Lr35 in wheat breeding lines / / Electronic J. of Biotechnology, 1999, 2(1), р. 35-40.
Gupta S.K., Charpe A., Koul S. et al. Development and validation of molecular markers linked to an Aegilops umbellulata-derived leaf rust-resistance gene, Lr9, for marker-assisted selection in bread wheat // Genome, 2005, 48, 5, p. 823-830.
Gupta S.K., Charpe A., Prabhu K.W., Hague O.M.R. Identification and validation of molecular markers linked to the leaf rust resistance gene Lr 19 in wheat // Theor. Appl. Genet., 2006, 113, p. 1027-1036.
Helguera M., Khan I.A., Dubcovsky J. Development of PCR markers for wheat leaf rust resistance gene Lr47 / / Theoretical and Applied Genetics, 2000, 101 (4), p. 625-631.
Helguera M., Khan I.A., Kolmer J. et al. PCR assays for the Lr 37-Yr 17-Sr38 cluster of rust resistance genes and their use to develop isogenic hard red spring wheat lines // Crop Science, 2003, 43, p.1839-1847.
Kerber E.R., Dyck P.L. Transfer to hexaploid wheat of linked genes for adult-plant leaf rust and seedling stem rust resistance from an amphiploid of Aegilops speltoides x Triticum monococcum / / Genome, 1990, 33, p. 530-537.
Khan R.R., Bariana H.S., Dholakia B.B. et al. Molecular mapping of stem and leaf rust resistance in wheat // Theor. Appl. Genet., 2005, 111(5), p.845-850.
Kim W., Jonson P.S., Baenziger P.S. et al. Agronomic effect of wheat-rye translocation carrying rye chromatin (1R) from different sources / / Crop Sci, 2004, 44, p. 1254-1258.
Lagudah E.S., McFadden H., Singh R.P. et al. Molecular genetic characterization of the Lr34/Yr18 slow rusting resistance gene region in wheat // Theor. Appl. Genet., 2006, 114, р. 21-30.
Mago R., Miah H., Lawrence G.J. et al. Highresolution mapping and mutation analysis separate the rust resistance genes Sr31, Lr26 and Tr9 on the short arm of rye chromosome 1 // Theor. Appl. Genet., 2005, 112, р. 41-50.
Mago R., Spielmeyer W., Lawrence G.J. et al. Identification and mapping of molecular markers linked to Mago R., Zhang P., Bariana H.S. et al. Development of wheat lines carrying stem rust resistance gene Sr39 with reduced McIntosh R.A., Wellings C.R., Park R.F. Wheat rusts: an atlas of resistance genes. CSIRO Publications, 1995, 205 p.
McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J. et al. Catalogue of gene symbols // Wheat genetic resources database KOMUGI, 2010. http:// www.shigennig.acj p / wheat/komugi/ genes / downloadj sp.
Mains E.E., Jackson H.C. Physiologic specialization in the leaf rust of wheat, Puccinia tritici Erikss. // Phytopathology, 1926, 16, 2.
Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. Adiagrammatic scale for estimating rust intensity of leaves and stem of cereals // Can. J. Res. Sect. 1948, 26, р. 496-500.
Neu et al. Genetic mapping of the Lr20-Pm1 resistance locus reveals suppressed recombination on chromosome arm 7AL in hexfploid wheat // Genome,
2002, 45, p. 737-744.
Park R.F., Mcintosh R.A. Adult plant resistances to Puccinia recondita f.st. tritici in wheat / / N.Z.J. Crop Hortic. Sci, 1994, 22, p. 151-158.
Pestsova E., Ganal M.W., Röder M.S. Isolation and mapping of microsatellite markers specific for the D genome of bread wheat // Genome, 2000, 43(4), p. 689-697.
Prabhu K.V., Gupta S.K., Charpe A., Koul S. SCAR marker tagged to the alien leaf rust resistance gene Lr19 uniquely marking the Aegilops elongatum-derived gene lr24 in wheal: a revision // Plant Breeding, 2004, 123, p. 417-420.
Prins R., Groenewald J.Z., Marais G.F.J.W. et al. AFLP and STS tagging of Lr19, a gene conferring resistance to leaf rust in wheat / / Theor. Appl. Genet., 2001, 103, p. 618-624.
Prins R., Marais G.F., Pretorius Z.A. et al. A study of modified forms of the Lr19 translocation of common wheat // Theor. Appl. Genet., 1997, 95, p. 424-430.
Procunier J.D., Townley-Smith T.F., Fox S. et al. PCR-based RAPD/DGGE marks linked to leaf rust resistance genes Lr29 and Lr25 in wheat (Triticum aestivum L.) // Journal of Genetics and Breeding, 1995, 49, p. 87-92.
Qiu J.W., Schurch A.C., Yahiaoui N. et al. Physical mapping and identification of a candidate for the leaf rust resistance gene Lr1 of wheat / / Theor. Appl. Genet., 2007, 115, p. 159-168.
Saal B., Wricke G. Development of simple sequence repeat markers in rye Secale cereal L. // Genome, 1999, 42, p. 964-972.
Schachermayr G., Messemer M., Feuiller C. et al. identification of molecular markers linked to the Aegilops elongatum-derived leaf rust resistance gene Lr24 in wheat // Theor. Appl. Genet., 1995, 90, p. 982-990.
Schnurbusch T., Bossolini E., Messmer B., Keller B. Tagging and validation of a major quantitative trait iocus for leaf rust resistance and leaf tip necrosis in winter wheat cultivar Forno / / Phytopathology, 2004, 94, p. 1036-1041.
Talbert L.E., Blake N.K., Chee P.W. et al. Evaluation of "sequence-tagged-site" PCR products as molecular markers in wheat // Theor. Appl. Genet., 1994, 87(7), p. 789-794.
Vida G., Gal M., Uhrin A. et al. Molecular markers for the identification of resistance genes and marker-assisted selection in breeding wheat for leaf rust resistance // Euphytica, 2009, 170, p. 67-76.
Weng Y., Azhaguvel P., Devkota R.N., Rudd J.C. PCR-based markers for detection of different sources 1AL.1RS and 1BL.1RS wheat-rye translocations in wheat background // Plant Breeding, 2007, 126, p. 482-486.
IDENTIFICATION OF LR-GENES IN SAMPLES OF SOFT WHEAT RESISTANT TO BROWN RUST AGENT IN CONDITIONS OF CENTRAL CHERNOZEM REGION WITH USE OF DNA MARKERS Y.V.Zeleneva, E.I.Gultyaeva, V.V.Plakhotnik The identification of Lr-genes with use of molecular markers in 65 samples from the VIR collection and 14 selection lines of wheat created in the Central Russian branch of TNIISKH and combining resistance to Brown Rust with a complex of other positive characters was carried out. As a result of screening, existence of genes Lr9, Lr19, Lr24, Lr34, Lr1, Lr10, Lr20, Lr26, and lack of genes Lr21, Lr25, Lr28, Lr29, Lr37, Lr41, Lr47 and Lr50 were revealed in studied samples. The rye translocation 1AL.1RS was found in three Canadian grades. The domination of the gene Lr19 in combination with ineffective genes Lr10, Lr20 and Lr26 was revealed in selection lines from Central Russian branch of TNIISKH.
Keywords: wheat, brown rust, grade, hybrid, DNA markers, Lr-genes, Puccinia triticina.
Ю.В.Зеленева, к.с.-х.н, [email protected] Е.И.Гультяева, к.б.н., [email protected] В.В.Плахотник к.б.н., [email protected]
