Научная статья на тему 'Изучение биоразнообразия Pyricularia oryzae Cav. в рисосеющих зонах юга России на основе метода ПЦР'

Изучение биоразнообразия Pyricularia oryzae Cav. в рисосеющих зонах юга России на основе метода ПЦР Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
225
75
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
рис / пирикуляиоз / Pyricularia oryzae Cav. / изоляты / ПЦР / микросателлитные маркеры / ДНК-паспорта. / rice / blast / Pyricularia oryzae Cav. / isolates / PCR / micro-satellite markers / DNA-passports.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Е. В. Дубина, М. Г. Рубан, Ю. В. Анискина, И. А. Шилов, Н. С. Велишаева

На основе молекулярно-генетических подходов с использованием фрагментного анализа, а также классических микробилогических методов изучена генетическая структуры и биоразнообразие фитопатогенного гриба Pyricularia oryzae Cav. на юге России. Исследования проведены в 2015–2017 гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте риса при сотрудничестве с Всероссийским научно-исследовательским институтом сельскохозяйственной биотехнологии и Аграрным научным центром «Донской». Выделено 57 штаммов патогена из поражённого гербарного материала, собранного с полей 8 экологических рисосеющих зон Краснодарского края (Красноармейский, Калининский, Крымский, Абинский, Темрюкский, Северский, Славянский районы, г. Краснодар), а также Ростовской области (Пролетарский район) и Республики Адыгея. Патогены культивировали на морковно-сахарной среде при влажности 100 % и температуре 27±1°С. ДНК выделяли из смеси мицелия моноконидиальной культуры методом СТАВ с использованием гексадецилтриметиламмония бромида в качестве детергента в лизирующем буфере. На основе разработанной ранее мультиплексной ПЦР выявлены 22 генотипа Pyricularia oryzae Cav. Каждый из них характеризуется уникальным генетическим профилем. Составлены их ДНК-паспорта. По морфолого-культуральным признакам изоляты разделили на 11 морфотипов. Расхождения результатов ДНК-анализа и анализа по морфолого-культуральным признакам связаны с тем, что во втором случае некоторые штаммы характеризовались неоднородностью колонии (секторами). Эти знания позволяют прогнозировать появление новых рас и патотипов Pyricularia oryzae Cav., а также определять гены (а)вирулентности в рисосеющих регионах России. Последнее служит необходимой теоретической базой для создания генетических источников с длительной устойчивостью к пирикуляриозу.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Е. В. Дубина, М. Г. Рубан, Ю. В. Анискина, И. А. Шилов, Н. С. Велишаева

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of Biodiversity of Pyricularia oryzae Cav. by PCR-method in the Rice-Growing Areas in the South of Russia

Genetic structures and biodiversity of fungal phytopathogen Pyricularia oryzae Cav. were studied on the basis of molecular and genetic approaches with the use of fragment analysis as well as classic microbiological methods in the south of Russia. The investigations were carried out in 2015–2017 in the All-Russian Research Institute of Rice Breeding in collaboration with the All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology and Agrarian Scientific Center “Donskoj”. It was selected 57 strains of the pathogen from the damaged herbarium material collected in the fields of eight ecological rice-growing zones of Krasnodar Krai (Krasnoarmejsky, Kalininsky, Abinsky, Temryuksky, Seversky, Slavyansky districts, the city of Krasnodar), Rostov region (Proletarsky district) and the Republic of Adygeya. Pathogens were cultivated on carrot-sugar medium at the humidity of 100% and the temperature of 27±1 C. DNA was isolated from a mixture of mycelium of monoconidial culture by CTAB-method with the use of hexadecyl trimethyl ammonium bromide as a detergent in the lysis buffer. Twenty-two genotypes of Pyricularia oryzae Cav. were revealed on the basis of multiplex PCR developed earlier. Every one of them is characterized by a unique genetic profile. Their DNA-passports were composed. The isolates were divided into 11 morphotypes according to morphological and cultural characteristics. The discrepancy between the results of DNA analysis and analysis by morphological and cultural features is due to the fact that in the second case some strains were characterized by heterogeneity of the colony (by sectors). This knowledge makes it possible to predict the appearance of new races and pathotypes of Pyricularia oryzae Cav., and also to determine genes of (a)virulence in the rice growing regions of Russia. The latter serves as a necessary theoretical basis for the creation of genetic sources with a long-lasting resistance to rice blast.

Текст научной работы на тему «Изучение биоразнообразия Pyricularia oryzae Cav. в рисосеющих зонах юга России на основе метода ПЦР»

DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11004 УДК 633.18: 575.488.42

Изучение биоразнообразия Pyricularia oryzae Cav. в рисосеющих зонах юга России на основе метода ПЦР*

Е. В. ДУБИНА1, кандидат биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: lenakrug1@rambler.ru) М. Г. РУБАН 1, младший научный сотрудник Ю. В. АНИСКИНА2, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник И. А. ШИЛОВ3, доктор биологических наук, зав. лабораторией

Н. С. ВЕЛИШАЕВА3, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник П. И. КОСТЫЛЕВ2, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией Ю. А. МАКУХА1, аспирант Д. А. ПИЩЕНКО1, зав. лабораторией всероссийский научно-исследовательский институт риса, пос. Белозёрный, 3, Краснодар,350921, Российская Федерация

2Аграрный научный центр «Донской», пос. Научный городок, 3, Зерноград, 347740, Российская Федерация 3Всероссийский институт сельскохозяйственной биотехнологии, ул. Тимирязевская, 42, Москва, 127550, Российская Федерация

Резюме. На основе молекулярно-генетических подходов с использованием фрагментного анализа, а также классических микробилогических методов изучена генетическая структуры и биоразнообразие фитопатогенного гриба Pyric-ularia oryzae Cav. на юге России. Исследования проведены в 2015-2017гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте риса при сотрудничестве с Всероссийским научно-исследовательским институтом сельскохозяйственной биотехнологии и Аграрным научным центром «Донской». Выделено 57 штаммов патогена из поражённого гербарного материала, собранного с полей 8 экологических рисосеющих зон Краснодарского края (Красноармейский, Калининский, Крымский, Абинский, Темрюкский, Север-ский, Славянский районы, г. Краснодар), а также Ростовской области (Пролетарский район) и Республики Адыгея. Патогены культивировали на морковно-сахарной среде при влажности 100 % и температуре 27±1°С. ДНК выделяли из смеси мицелия моноконидиальной культуры методом СТАВ с использованием гексадецилтриметиламмония бромида в качестве детергента в лизирующем буфере. На основе разработанной ранее мультиплексной ПЦР выявлены 22 генотипа Pyricularia oryzae Cav. Каждый из них характеризуется уникальным генетическим профилем. Составлены ихДНК-паспорта. По морфолого-культуральным признакам изоляты разделили на 11 морфотипов. Расхождения результатов ДНК-анализа и анализа по морфолого-культуральным признакам связаны с тем, что во втором случае некоторые штаммы характеризовались неоднородностью колонии (секторами). Эти знания позволяют прогнозировать появление новых рас и патотипов Pyricularia oryzae Cav., а также определять гены (а)вирулентности в рисосеющих регионах России. Последнее служит необходимой теоретической базой для создания генетических источников с длительной устойчивостью к пирикуляриозу.

Ключевые слова: рис, пирикуляиоз, Pyricularia oryzae Cav., изоляты, ПЦР, микросателлитные маркеры, ДНК-паспорта. Для цитирования: Изучение биоразнообразия Pyricularia oryzae Cav. в рисосеющих зонах юга России на основе метода ПЦР / Е. В. Дубина, М. Г. Рубан, Ю. В. Анискина и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 10. С. 19-23. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11004.

Среди грибных заболеваний, поражающих рис, пирикуляриоз - наиболее вредоносное и распространенное в мире. Болезнь вызывает несовершенный гриб Pyricularia oryzae Cav. (Magnaporthe grisea (Hebert) Barr) из порядка Hyphomycetales [1]. Рис восприимчив к пирикуляриозу во все фазы вегетации. Болезнь поражает все надземные органы растения - листья, узлы стеблей, метёлку [2].

В рисосеющих регионах России растёт распространение и вредоносность этого заболевания. В 2013 г. эпифитотия пирикуляриоза поразила более 40 % посевных площадей риса Краснодарского края. Урожайность снизилась с 6,3 до 5,6 т/га, рентабельность отрасли - с 20 до 10 %. Вновь создаваемые сорта быстро теряют устойчивость к новым расам и патотипам патогена, так как высокая изменчивость гриба Pyricularia oryzae Cav. опережает эволюцию растения-хозяина. Поэтому знание генетического разнообразия возбудителя представляет собой неотъемлемую часть системы защиты риса.

Вопрос изучения генетической структуры, определения патотипа местной популяции Pyricularia oryzae Cav., а также эффективных генов резистентности к пирикуляриозу очень актуален. Для его решения перспективно использование молекулярного маркирования.

Сейчас в геноме аскомицета Pyricularia oryzae Cav. идентифицирован и охарактеризован ряд SSR-содержащих локусов [3, 4, 5]. Из множества возможных вариантов микросателлитного полиморфизма исследователи предлагают для работы 23 маркера [6, 7, 8]. Было показано, что они способны выявлять полиморфизм среди 6-и изученных во Франции изолятов [9,10,11]. Исследованные последовательности распределены по всем 7-и хромосомам Pyricularia oryzae Cav. (рис. 1) [12, 13, 14].

При этом микросателлитные маркеры дают лучшую генетическую характеристику для Aspergillus fumiga-tus, Saccharomyces cerevisiae, Fusarium oxysporum и Fusarium circinatum, по сравнению с другими маркерными системами [17].

Цель исследований - изучить генетическую структуру и биоразнообразие высоковариабельного грибного фитопатогена Pyricularia oryzae Cav. юга России на основе морфолого-культуральных признаков, а также метода ПЦР с использованием SSR-маркеров.

Такие исследования представляют особый интерес, поскольку позволяют прогнозировать появление новых рас и патотипов Pyricularia oryzae Cav. в рисосеющих регионах. Последнее необходимо для создания генетических источников с длительной устойчивостью к заболеванию.

Новизна исследований заключается в изучении внутривидовой структуры популяции возбудителя пирикуляриоза на юге России на основе молекулярно-генетических подходов с использованием SSR-маркеров. Впервые дана характеристика популяции Pyricularia oryzae Cav. по ДНК-полиморфизму и составлены «ДНК-паспорта» изолятов возбудителя

*Исследования выполнены при поддержке гранта ФГБУ «РФФИ» «р_а» № 16-44-230178 «Изучение генетической структуры популяции возбудителя Руг1ои!аг1а огугае Оау. и научное обоснование иммуногенетической защиты культуры риса».

Рис. 1. Генетическая карта Р. огугав Сау., созданная на основе физической карты (вариант 5) и ее сравнение с физической картой [15, 16].

пирикуляриоза, выделенных в разных экологических зонах юга России.

Условия, материалы и методы. Исследования выполнены во Всероссийском научно-исследовательском институте риса совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом сельскохозяйственной биотехнологии (г. Москва) и Аграрным научным центром «Донской» (г. Зерноград) в 2016-2018 гг.

В результате обследования в 2015-2017 гг. 25 рисосеющих хозяйств в восьми экологических зонах

Краснодарского края(Красноармейский, Калининский, Крымский, Абинский, Темрюкский, Северский, Славянский районы, г. Краснодар - пос. Белозёрный), а также ОПХ «Пролетарское» Ростовской области (Пролетарский район) и Республики Адыгея был собран гербарный материал с признаками болезни. Из пораженных листьев, узлов стебля, метелок растений риса выделено 57 штаммов (популяций) Рупои!апа огугав Сау. с различной спорулирующей способностью, послуживших материалом для молекулярно-генетических исследований

Рис. 2. Морфолого-культуральные признаки штаммов возбудителя пирикуляриоза Рупои!апа огугав Сау. 20 _ Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 10

300000-

200000-

100000-

а)

200

400

600

400000"

300000-

200000-

100000"

б)

А - .111. 1 1 и

200

400

600

400000-

300000-

200000—

100000—

л!

в)

200

400

Рис. 3. Генетические профили изолятов Рупси!апа огугае Сау., выявленные в результате

(СвВврСКИЙ Район) - генотип ^38 B173 C180 D206 Е204 F221.

Культуру гриба выделяли из поражённых тканей риса в соответствии с методическими указаниями ВНИИ фитопатологии [1]. Образцы поражённой ткани промывали стерильной водой и размещали на стерильную морковно-сахарную агаровую среду в чашки Петри, которую затем устанавливали во камеру с влажностью 100 % при температуре 27±1°С, оптимальной для образования конидий гриба Рупси!апа огугае Сау. Полученную чистую культуру культивировали в термостате до распределения колонии гриба по всей поверхности агаровой среды, затем описывали и распределяли выделенные изоляты по морфолого-культуральным признакам.

ДНК гриба Рупси!апа огугае Сау. для молекулярно-генетических исследований выделяли из смеси мицелия моноконидиальной культуры методом СТАВ с использованием гексадецилтриметиламмония бромида в качестве детергента в лизирующем буфере [18].

Ранее мы разработали мультипраймерную ПЦР-систему, включавшую 6 пар праймеров (Ругтв 0708, Ругтв 37-38, Ругтв 77-78, Ругтв 101-102, Ругтв 233-234, Ругтв 409-410, Ругтв 453-454, Ругтв 53334, Ругтв 657-658) [19, 21, 22]. ПЦР проводили в объеме 25 мкл, содержащем 1-х ПЦР-буфер, 1,25 ед.

Тaq ДНК-полимеразы, 100 мкмоль с^ТР (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия), по 10 пкмоль прямого и обратного праймеров и 5 мкл раствора ДНК. Амплификацию осуществляли в детектирующем термоци-клере ^Х-ВюЯаС, США) по следующей программе: 95 оС - 10 мин., (94 оС - 30 с, 55 оС - 30 с, 72 оС - 30 с) -30 циклов. Фрагментный анализ выполняли на автоматическом генетическом анализаторе «НАНОФОР-05» (Институт аналитического приборостроения РАН, Россия).

Ранжирование выделенных изолятов патогена в группы по признаку генетического родства и расчет корреляционных связей между генотипами популяции Рупси!апа огугае Сау. проводили на основе фи-топатологического теста и его молекулярного (микро-сателлитного) «фингер-принта».

Результаты и обсуждение. У большинства изученных в 2015-2017 гг. штаммов патогена Руг1си!аг1а огугае Сау. рост колонии был неоднородным, и по морфолого-культуральным признакам их разделили на следующие морфотипы /кластеры (рис. 2):

I - имеющие низкий по-рошистый, концентрический характер роста колонии серого цвета - штаммы № 5-17 (Славянский район);

II - имеющие низкий войлочный (слегка пушистый) характер роста колонии от светло-серого до серого и серо-оливкового цвета - штаммы № 3-17, 4-17, 6-17, 8-17, 9-17, № 27-17 (Славянский район и г. Краснодар);

III - имеющие низкий плотный (слегка пушистый) характер роста колонии от светло-серого до серого цвета - штаммы № 7-17 (Славянский район), 21-17, 26-17 (Красноармейский район);

IV - имеющие клочковатую, войлочную и низко по-рошистую структуру от светло-серого до темно-серого и оливкового цвета - штаммы № 14-17, 22-17 (Красноармейский район), № 37-17, 38-17 (Калининский район) и №39-17 (Северский район);

V - имеющие высокий рыхлый клочковатый «лучистый» характер роста колонии от белого до коричнево-оливкового цвета - штамм № 40-17(Северский район);

VI - имеющие неоднородные сектора с рыхлым клочковатым и низким войлочным ростом колонии от светло-серого до темно-серого и оливкового цвета - штаммы № 23-17, 34-17 (Красноармейский

600

; в) штамм №40-17

Таблица. Классификация штаммов возбудителя пирикуляриоза Руг1ои!аг1а огугав Cav. на основе по-

лученных генетических профилей и их «ДНК-паспорта»

Генотип А 07-08 В 47-48 C 83-84 D 43-44 E 99-100 F 427-428 № штамма

1 124 171 186 210 199 206 К4-16

2 128 175 178 223 223 223 37-17

3 130 175 178 219 223 223 5-17

4 130 175 178 221 220 223 К1-16

5 132 175 178 221 223 223 55-17

6 134 175 178 223 223 223 18-16

7 138 173 180 204 211 219 48-16

8 138 173 180 204 214 221 3-17, 4-17, 14-17, 34-17

9 138 175 180 204 214 221 27-17

10 138 173 180 204 226 221 40-17

11 138 173 178 206 188 221 39-17

12 138 173 180 206 214 221 19-17

13 138 173 180 206 214 223 56-17

14 138 173 180 208 214 221 26-17

15 140 173 180 204 214 221 17-17, 21-17

16 140 173 180 208 214 221 33-17

17 140 173 180 225 220 221 20

18 146 179 180 214 211 223 7-16

19 130 176 179 222 220 224 12, 21, 37, 38, 50, 11, 30, 32

20 138 174 182 205 214 222 5, 31, 39, 7, 6

21 130 176 179 222 223 224 2, V, 8

22 124 172 187 212 200 208 4

район), 55-17 (Крымский район), № 58-17 (Республика Адыгея);

VII - имеющие неоднородные сектора с порошистым и войлочным ростом колонии от светло-оливкового до темно-серого цвета - штамм № 33-17 (Красноармейский район);

VIII - имеющие неоднородную низкоплотную с белыми зонами структуру колонии от белого до серого цвета - штамм № 20-17 (Красноармейский район);

IX - имеющие низкий порошистый «лучистый» концентрический характер роста колонии серого цвета -штамм № 56-17 (г. Краснодар, пос. Белозёрный);

X - с низкой плотной и слегка пушистой структурой светло-серого и серого цвета колонии - штамм № 1717 (Красноармейский район);

XI - имеющие низкий войлочный и слегка пушистый характер роста колонии от светло-серого до серо-оливкового цвета колонии - штамм № 19-17 (Красноармейский район).

Таким образом, в обследованных экологических зонах наибольшее разнообразие фитопатогенного гриба Руг'юи!апа огугав Сау. было отмечено в Красноармейском районе, где выделено 8 морфотипов Рупои!апа огугав Сау. (21-17, 26-17, 14-17, 22-17, 23-17, 34-17, 19-17, 20-17).

При сопоставлении данных за 2015-2017 гг., в 2017 г. было выявлено 4 новых морфотипа патогена (штаммы № 17-17, 19-17, 20-17, 40-17), которые имеют уникальный генетический профиль.

В результате ДНК-анализа для каждого штамма были получены индивидуальные генетические профили (см. рис. 2, см. табл.). В качестве положительных контролей использовали образцы ДНК изолятов с известными генетическими профилями, принадлежащими к четырём разным генотипам: К1 - штамм № 12, К2 - штамм № 5, К3 - штамм № 8 и К4 - штамм № 4. При повторном анализе этих образцов были получены воспроизводимые результаты. В качестве примера приведены генетические профили некоторых штаммов (рис. 3):

Знание генотипов позволит при мониторинге проводить оценку на изменчивость и выявлять новые патоти-пы и расы патогена в рисосеющих регионах Российской Федерации, правильно вести селекцию и подбирать средства химической защиты растений.

Среди 57 исследованных штаммов выявлено 22 генотипа, между которыми имелись генетические различия (см. табл.).

Анализ результатов, полученных на основе ПЦР и описания по морфолого-культуральным признакам, показал, что при распределении штаммов патогена на морфо- и генотипы имеются некоторые различия. Так, по результатам генетического анализа штаммы № 3-17, 4-17, 14-17 и 34-17 имеют сходный генетический профиль, но различаются по морфолого-культуральным признакам. Штаммы 26-17, 21-17, 7-17 имеют одинаковый морфотип, но отличаются по генетическим профилям. Штаммы № 17-17 и 21-17 по генотипу схожи, но отличаются по морфотипу. Штамм № 9 относится к одному кластеру со штаммом № 7-17 по генетическому профилю, но по морфологическим признакам они отличаются. Штаммы № 37-17, 14-17, 39-17 различаются по генотипу, а по морфотипу входят в один кластер. Остальные изученные в работе штаммы соответствуют распределению их в группы по морфолого-культуральным признакам и генетическим профилям.

Выводы. По морфолого-культуральным признакам изученные в работе штаммы Руг'юи!аг'1а огугав Сау. разделили на 11 типов (патотипов), по результатам ДНК-анализа - на 22 генотипа. Расхождения результатов связаны с тем, что при описании по морфолого-культуральным признакам некоторые штаммы характеризовались неоднородностью колонии (секторами).

ДНК-анализ более точен, поскольку позволяет дать характеристику исследуемого образца по генотипу, а это имеет ряд преимуществ, по сравнению с оценкой по фенотипу. Тем не менее, эти методы могут дополнять один другой при изучении биоразнообразия возбудителя заболевания.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература.

1. Методические указания по оценке устойчивости сортов риса к возбудителю перикуляриоза/Е. Д. Коваленко, Ю. В. Горбунова, А. А. Ковалева и др. М., 1988. 30 с.

2. Зеленский Г. Л. Селекция сортов риса, устойчивых к пирикуляриозу, рисовой листовой нематоде и бактериальному ожогу в условиях Российской Федерации: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Краснодар, 1993. 48 с.

3. An AFLP-Based Procedure for the Efficient Mapping of Mutatio ns and DNA Probes in Barley/P. Castiglioni, C. Pozzi, M. Heun, eta. // Genetics. 1998. Vol. 149. Pp. 2039-2056.

4. Kumar J., Zeigler R. Mating behaviour of Magnaporthe grisea from Central Himalayas of India // Phytopathology. 1995. Vol. 85. Pp. 1201 (Abstract).

5. Identification of pathogenic races of Pyricularia o-ryzae in India / S. Y. Padmanabhan, N. K. Chakrabarti, S. C. Mathur, etc. // Phytopathology. 1970. Vol. 60. Pp. 1574-1577.

6. Ahn S.N., Kim Y.K., Han S.S., et al. Molecular mapping of a gene for resistance to a Korean isolate of rice blast // Rice Genet. Newsl. 1996. Vol. 13. Pp. 74-76.

7. A single amino acid difference distinguishes resistant and susceptible alleles of the rice blast resistance gene Pi-ta / G. T. Bryan, K. S. Wu, L. Farrall, etc. / The Plant Cell. 2000. Vol. 12. Pp. 2033-2045.

8. Fine mapping for blast resistance gene in rice (Oryza sativa L.) using bulked segregant analysis / N. T. Lang, G. S. Khush, N. Huang, etc. // Omonrice. 2001. Vol. 1. Pp. 1-8.

9. MAPMAKER: An interactive computer package for constructing primary genetic linkage map of experimental and natural population / E. S. Launder, P. Green, J. Abrahamson, etc. // Genomics. 1987. Vol. 1. Pp. 174-181.

10. Light-Enhanced Resistance to Magnaporthe grisea Infection in the Rice Sekiguchi Lesion Mutants/S. Arase, K. Fujita, T. Uehara, etc. // Journal of Phytopathology. 2000. Vol. 148. Pp. 197-203.

11. Microsatellites and a single-nucleotide polymorphism differentiate apparent amylose classes in an extended pedigree of US rice germ plasm. / N. M. Ayres, A. M. McClung, H. P. D. Larkin, etc. // Theor. Appl. Genet, 1997. Vol. 94. Pp. 773-781.

12. Locating genes controlling allelopathic effects against barnyardgrass in upland rice /L. B. Jensen, B. Courtous, L. Shen, etc. //Agron. Journ. 2001. Vol. 93. Pp. 21-26.

13. The development of simple sequence repeat (SSR) markers for Magnaporthe grisea and their integration into an established molecular linkage map/ C. Kaye, J. Milazzo, S. Rozenfeld, etc. // Fungal Genet Biol. 2003. Vol. 40 (3). Pp. 207-214.

14. Molecular markers linked to the blast resistance gene Pi-z, in rice for use in marker-assisted selection / C. A. Conaway-Bormans, M. A. Marchetti, C. W. Johnson, etc. // Theor. Appl. Genet. 2003. Vol. 107. Pp. 1014-1020.

15. Gene analysis of panicle blast resistance in rice cultivars with rice stripe resistance / K. Fuji, Y. Hayano-Saito, N. Sugiura, etc. // Breed. Res. 1999. Vol. 1. Pp. 203-210.

16. Genetic diversity of rice blast fungus in a disease nursery in Colombia / M. Levy, F. J. Correa-Victoria, R. S. Zeigler, etc. // Phytopathology. 1993. Vol. 83. Pp. 1427-1433.

17. DNA fingerprinting to examine microgeographic variation in Magnaporthe grisea (Pyricularia grisea) population in two rice fields in Arkansas/ J. Q. Xia, J. C. Corell, F. N. Lee, etc. // Phytopathology. 1993. Vol. 83. Pp. 1029-1035.

18. Murray M. G., Thompson W. F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA // Nucleic Acids Research. 1980. Vol. 10. Pp. 4321-4325.

19. Khush G. S., Brar D. S., Hardy B. Rice genetics VI. Los Banos, NH, USA: Science Publishers, Inc., Enfield, 2001. 488 p.

20. Microsatellite markers for population studies of the rice blast fungus, Magnaporthe grisea / H. Adreit, D. Santoso,

D. Andriantsimialona, etc. // Journal compilation Molecular Ecology Notes. 2007. Vol. 131. Pp. 667-670.

21. Development of minisatellite markers in phytopathogenic fungus, Magnaporthe grisea / C. Y. Li, J. B. Li, L. Liu, etc.// Molecular Ecology Notes. 2007. Vol. 131. Pp. 144-152.

22. Дубина Е. В., Костылев П. И., Есаулова Л. В. Разработка систем мультиплексной ПЦР для идентификации генов устойчивости к Magnaporthe grisea (Herbert) Barr и создание новых резистентных форм (доноров) Oryza sativa L. к патогену // Зерновое хозяйство России. 2015. № 1 (37). С. 30-34.

23. Classification of cultivated rices into indica and japonica types by the izozyme, RFLP, and two milled-rice methods / A. P. Resurreccion, C. P. Villareal, A. Parco, etc. // Theor. Appl. Genet. 1994. Vol. 89. Pp. 14-18.

Study of Biodiversity of Pyricularia oryzae Cav. by PCR-method in the Rice-Growing Areas in the South of Russia

E. V. Dubina1, M. G. Ruban1, U. V. Aniskina3, I. A. Shilov3, N. S. Velishaeva3, P. I. Kostiylev2, Yu. A. Makukha1, D. A. Pishenko1

'All-Russian Rice Research Institute, Krasnodar, p. Belozerny, 3, 350921, Russian Federation 2Agrarian Scientific Center «Donskoy», Zernograd, Nauchny gorodok, 3, 347740, Russian Federation 3All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechmology, ul. Timiryazevskaya, 42, Moskva, 127550, Russian Federation Abstract. Genetic structures and biodiversity of fungal phytopathogen Pyricularia oryzae Cav. were studied on the basis of molecular and genetic approaches with the use of fragment analysis as well as classic microbiological methods in the south of Russia. The investigations were carried out in 2015-2017 in the All-Russian Research Institute of Rice Breeding in collaboration with the All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology and Agrarian Scientific Center "Donskoj". It was selected 57 strains of the pathogen from the damaged herbarium material collected in the fields of eight ecological rice-growing zones of Krasnodar Krai (Krasnoarme-jsky, Kalininsky, Abinsky, Temryuksky, Seversky, Slavyansky districts, the city of Krasnodar), Rostov region (Proletarsky district) and the Republic of Adygeya. Pathogens were cultivated on carrot-sugar medium at the humidity of 100% and the temperature of 27±1 C. DNA was isolated from a mixture of mycelium of monoconidial culture by CTAB-method with the use of hexadecyl trimethyl ammonium bromide as a detergent in the lysis buffer. Twenty-two genotypes of Pyricularia oryzae Cav. were revealed on the basis of multiplex PCR developed earlier. Every one of them is characterized by a unique genetic profile. Their DNA-passports were composed. The isolates were divided into 11 morphotypes according to morphological and cultural characteristics. The discrepancy between the results of DNA analysis and analysis by morphological and cultural features is due to the fact that in the second case some strains were characterized by heterogeneity of the colony (by sectors). This knowledge makes it possible to predict the appearance of new races and pathotypes of Pyricularia oryzae Cav., and also to determine genes of (a)virulence in the rice growing regions of Russia. The latter serves as a necessary theoretical basis for the creation of genetic sources with a long-lasting resistance to rice blast. Keywords; rice; blast; Pyricularia oryzae Cav.; isolates; PCR; micro-satellite markers; DNA-passports.

Acknowldgement. Research was conducted with support of grant RFFR № 16-44-230178 «Study of genetic structure of population of Pyricularia oryzae Cav. agent and scientific ground of immune and genetic protection of rice crop».

Author Details: E.V. Dubina1, D.Sc (Biol.), head of the laboratory (e-mail: lenakrug1@rambler.ru); M.G. Ruban1, junior researcher; Yu.V. Aniskina2, D.Sc (Biol.), Senior Researcher; I.A. Shilov2, D.Sc (Biol.), head of the laboratory; N.S.Velishaeva2, D.Sc (Biol.), Senior Researcher; P.I. Kostylev3, D.Sc (Agr.), head of the laboratory; Yu.A. Makukha1, post graduate student; D.A. Pishenko1, head of the laboratory. For citation: Dubina E. V., Ruban M. G., Aniskina U. V., Shilov I. A., Velishaeva N. S., Kostiylev P. I., Makukha Yu. A., Pishenko D. A. Study of Biodiversity of Pyricularia oryzae Cav. by PCR-method in the Rice-Growing Areas in the South of Russia. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 10. Pp. 19-23 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11004.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.