Virulence and Phenotypes of a North Caucasian Puccinia triticina Population on Winter Wheat Varieties

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The aim of this work is to analyze the virulence and phenotypic composition of P. triticina samples of the populations obtained from winter wheat varieties from different breeding centers of the North Caucasus region. Population studies in the pathosystem «Wheat – leaf rust pathogen» are one of the necessary elements in the environmentally friendly cultivation of wheat and a decision on the rotation of varieties. Infectious material was obtained in 2022 on Kushchevsky (Grom, Paphos and En Cephei varieties) and Caucasian (Hit variety) State variety-testing areas. To study the virulence of populations P. triticina used a set of 43 varieties and near isogenic lines with known Lr-resistance genes. Fifty-three monopustular isolates of the fungus were isolated from four cultivars, from which 49 phenotypes were identified. Lines with genes Lr9, Lr29, Lr43, LrW were resistant to all isolates of the fungus. P. triticina isolates virulent to the effective genes Lr24 (from the Hit and Paphos varieties), Lr41, Lr42 (from the Hit variety), Lr47 (from the Hit, Paphos, EN Cephei varieties) were observed. In all populations, most isolates were virulent to lines with genes Lr1, Lr3, Lr16, Lr3ka, Lr11, Lr17, Lr30, LrB, Lr14a, Lr14b, Lr21, Lr23, Lr25, Lr33, Lr38, Lr40. The most virulent of the studied populations was the population obtained from the variety Paphos, while the least virulent was the population from the variety EN Cephei. All samples of the populations have high phenotypic diversity. The greatest similarity (according to the Ney and Rogers indices) in virulence was found between the populations obtained from varieties Grom and EN Cephei, while the least similarity was found between the samples of the populations from varieties Grom and EN Cephei. The presence in the samples of P. priticina populations obtained on the varieties of winter wheat, virulent fungal isolates to effective Lr-genes necessitates both the study of the genetics of varieties and further monitoring of the virulence of the pathogen population.

About the authors

O. A. Kudinova

Federal Research Center for Biological Plant Protection

Email: alosa@list.ru
PhD in Biological Sciences 350039, Krasnodar, ul. Kalinina, 62

V. D. Rudenko

Federal Research Center for Biological Plant Protection

Email: alosa@list.ru
350039, Krasnodar, ul. Kalinina, 62

O. F. Vaganova

Federal Research Center for Biological Plant Protection

Email: alosa@list.ru
350039, Krasnodar, ul. Kalinina, 62

G. V. Volkova

Federal Research Center for Biological Plant Protection

Email: alosa@list.ru
Doctor of Biological Sciences, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences 350039, Krasnodar, ul. Kalinina, 62

References

  1. The Migration, Diversity, and Evolution of Puccinia triticina in China / L. Zhang, P. Zhao, Q. Meng, et al. // Plants. 2024. Vol. 13(17). 2438. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/13/17/2438 (дата обращения: 14.01.2025). doi: 10.3390/plants13172438.
  2. Pathogenic and genetic diversity of Puccinia triticina from triticale in Poland between 2012 and 2015 / G. Czajowski, E. Kosman, P. Słowacki, et al. // Plant Pathology. 2021. Vol. 70 (9). P. 2148–2164. doi: 10.1111/ppa.13450.
  3. Historical development of the Puccinia triticina population in South Africa / R. Labuschagne, E. Venter, W. H. Boshoff, et al. // Plant Disease. 2021. Vol. 105 (9). P. 2445–2452. doi: 10.1094/PDIS-10-20-2301-RE.
  4. Influence of biotic and abiotic factors on the virulence of Puccinia triticina population in southern Russia / O. Kudinova, V. Agapova, O. Vaganova, et al. // Plant Pathology. 2024. Vol. 73 (2). P. 404–418. doi: 10.1111/ppa.13816.
  5. Иммунологическая оценка сортов озимой тритикале к Pyrenophora tritici-repentis и Puccinia triticina в условиях юга России / Г. В. Волкова, O. A. Кудинова, Ю. С. Ким и др. // Достижения науки и техники АПК. 2023. Т. 5 (37). С. 5–9. doi: 10.53859/02352451_2023_37_5_5.
  6. Новый сорт твердой яровой пшеницы Омский коралл / М. Г. Евдокимов, В. С. Юсов, Л. В. Мешкова и др. // Зерновое хозяйство России. 2022. № 1. С. 58–64. doi: 10.31367/2079-8725-2022-79-1-58-64.
  7. Разнообразие новых российских сортов мягкой пшеницы по генам устойчивости к бурой ржавчине / Е. И. Гультяева, Е. Л. Шайдаюк, Веселова и др. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2022. Т. 183. № 4. С. 208–218. doi: 10.30901/2227-8834-2022-4-208-218.
  8. Использование молекулярных маркеров в селекции пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине в Краснодарском НИИСХ им. П. П. Лукьяненко / Э. Р. Давоян, Л. А. Беспалова, Р. О. Давоян и др. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. № 18 (4/1). С. 732–738.
  9. Принципы и методы селекции пшеницы на устойчивость к болезням в КНИИСХ им. П. П. Лукьяненко / И. Б. Аблова, Л. А. Беспалова, Ф. А. Колесников и др. // Зерновое хозяйство России. 2016. № 5. С. 32–36.
  10. Характеристика вирулентности популяций Рuccinia triticina и перспективы использования генов Lr24, Lr25, LrSp в селекции яровой мягкой пшеницы на Южном Урале / В. А. Тюнин, Е. Р. Шрейдер, Е. И. Гультяева и др. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. № 21(5). С. 523–529. doi: 10.18699/VJ17.269.
  11. Характеристика вирулентности возбудителя бурой ржавчины на сортах озимой твердой пшеницы в условиях Ростовской области / Е. Л. Шайдаюк, Е. И. Гультяева, Н. В. Шишкин и др. // Зерновое хозяйство России. 2019. № 1. С. 56–61. doi: 10.31367/2079-8725-2019-61-1-56-61.
  12. Вирулентность гриба Puccinia triticina на сортах и селекционных линиях мягкой пшеницы на опытном поле ОмГАУ в 2013 г. / В. П. Шаманин, Е. И. Гультяева, Е. Л. Шайдаюк и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014. № 6 (116). С. 36–42.
  13. Volkova G. V., Vaganova O. F., Kudinova O. A. Virulence of Puccinia triticina in the North Caucasus region of Russia // Spanish journal of agricultural research. 2020. № 18 (1). 1001. URL: https://sjar.revistas.csic.es/index.php/sjar/article/view/14749 (дата обращения: 18.01.2025). doi: 10.5424/sjar/2020181-14749.
  14. Грибные патогены зерновых колосовых культур: биология, распространение, вредоносность, методы учета, сбора и хранения биоматериала. Создание искусственных инфекционных фонов: научно-практические рекомендации / Г. В. Волкова, Я. В. Яхник, О. А. Кудинова, и др. Краснодар: ФГБНУ ФНЦБЗР, 2024. 98 с.
  15. Mains E. B., Jackson H. S. Physiologic specialization in the leaf rust of wheat: Puccinia triticina Erikss. // Phytopathology. 1926. Vol. 16. P. 89–120.
  16. Kolmer J. A. Collections of Puccinia triticina in different provinces of China are highly related for virulence and molecular genotype // Phytopathology. 2015. Vol. 105. P. 700–706. doi: 10.1094/PHYTO-11-14-0293-R.
  17. Kosman E., Leonard K. J. Conceptual analysis of methods applied to assessment of diversity within and distance between populations with asexual or mixed mode of reproduction // New Phytologist. 2007. Vol. 174. P. 683–696. doi: 10.1111/j.1469-8137.2007.02031.x.
  18. Virulence and diversity of Puccinia striiformis f. sp. tritici in Ethiopia / W. Dawit, K. Flath, W. E. Weber, et al. // Canadian Journal of Plant Pathology. 2009. Vol. 31 (2). P. 211–219. doi: 10.1080/07060660909507594.
  19. Cox T. S., Raupp W. J., Gill B. S. Leaf rust‐resistance genes Lr41, Lr42, and Lr43 transferred from Triticum tauschii to common wheat // Crop science. 1994. Vol 34. № 2 P. 339–343. doi: 10.2135/cropsci1994.0011183X003400020005x.
  20. Volkova G. V., Kudinova O. A., Vaganova O. F. Postulation of leaf rust resistance genes of 20 wheat cultivars in southern Russia // Journal of Plant Protection Research. 2020. Vol 60 (3). P. 225–232. doi: 10.24425/jppr.2020.133951.
  21. Effectiveness of leaf rust resistance genes in the adult and juvenile stages in Southern Russia in 2011–2020 / G. V. Volkova, O. A. Kudinova, O. F. Vaganova, et al. // Plants. 2022. Vol. 11 (6). P. 793. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/11/6/793 (дата обращения: 15.01.2025). doi: 10.3390/plants11060793.
  22. Gultyaeva E., Shaydayuk E., Gannibal P. Leaf rust resistance genes in wheat cultivars registered in Russia and their influence on adaptation processes in pathogen populations // Agriculture. 2021. Vol. 11 (4). P. 319. URL: https://www.mdpi.com/2077-0472/11/4/319 (дата обращения: 21.01.2025). doi: 10.3390/agriculture11040319.
  23. Тырышкин Л. Г., Захаров В. Г., Сюков В. В. Подразделение Lr-генов устойчивости пшеницы Triticum aestivum L. к листовой ржавчине (Puccinia triticina Eriks.) на ювенильные и возрастные: реальность или условность // Сельскохозяйственная биология. 2013. № 1. С. 74–77.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).