Изучение контроля устойчивости к фузариозному увяданию (Fusarium oxysporum f. lini) на начальных этапах селекционного процесса льна-долгунца

УДК 633.521.631:523

Изучение контроля устойчивости к фузариозному увяданию (Fusarium oxysporum f. lini) на начальных этапах селекционного процесса льна-долгунца

Рожмина Т. А., доктор биологических наук

Пролётова Н. В., кандидат биологических наук

Ущаповский И. В., кандидат биологических наук

ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур» (ФГБНУ ФНЦ ЛК)

170041, Россия, г. Тверь, Комсомольский пр-т, д. 17/56

E-mail: i.uschapovsky@fnclk.ru

Исследования выполнялись в 2018–2021 годах в полевых условиях и условиях вегетационного опыта на базе лаборатории селекционных технологий и биотехнологий ФГБНУ ФНЦ ЛК. Эффективность селекционной работы определяется уровнем проработанности наследования важнейших хозяйственно ценных признаков культуры. Устойчивость к фузариозному увяданию (возбудитель Fusarium oxysporum f. lini), наиболее вредоносному из патогенов на культуре льна-долгунца и льна масличного, является обязательной целевой характеристикой при селекции новых сортов во всех льносеющих странах. Цель данной работы заключалась в идентификации генов устойчивости к фузариозному увяданию у современных отечественных сортов льна-долгунца и создании доноров устойчивости с различными R-генами. В результате проведённых полевых и вегетационных фитопатологических исследований с участием 20 сортов льна-долгунца, включённых в Госреестр, выявлен высокий уровень устойчивости к популяции Fusarium oxysporum f. lini у следующих сортов: Восход, Русич, Смолич, Ленок, Зарянка, Дипломат, Томский 17. Полученные данные свидетельствуют о наличие эффективных генов резистентности у выделившихся сортов. На основе результатов гибридологического анализа F2 с использованием инфекционно-провокационного фона установлено, что устойчивость сортов льна-долгунца Восход, Русич, Смолич и Ленок контролируется моногенно. У сорта Восход устойчивость к данному заболеванию детерминируется геном Fu 5, у сортов Русич и Смолич — Fu 9, у сорта Ленок — новым геном Fu 11. В результате проведения отборов на ранних этапах селекционного процесса на специально созданном ифекционном фоне выявлены доноры устойчивости к фузариозному увяданию: л. 166-440-14-8-16-44 (Linota × АР5), л. 258-53-14-2-16-192 (Dakota × АР5), л. 319-590-14-3-16-427 (к-5635 × АР5) и л. 316-587-14-1-16-406 (к-5635 × АР5) с генами Fu 10, Fu 2 и Fu 4, не уступающие сортам-стандартам по содержанию волокна и семян.

Ключевые слова: лён, фузариоз, устойчивость, наследование, гены, селекция.

В силу высоких адаптивных свойств лён возделывается практически на всей территории России: в северных широтах — лён-долгунец, а в средней и южной части — лён масличный. Наиболее вредоносным заболеванием культуры во всём мире является фузариозное увядание, вызываемое грибом Fusarium oxysporum f. lini. Современные сорта льна, как правило, устойчивы к данному возбудителю (Дынник, Евминов, 1982; Сорочинская, Галкин, 1981; Рожмина, 2004; Рожмина, Жученко и др., 2019). Вместе с тем существует опасность потери их устойчивости, что обусловлено значительной генетической однородностью сортового материала, несоблюдением севооборотов и изменением климата (Кобылянский, Солодухина, 2015; Колупаев, Горелова и др., 2019).

Устойчивость льна к фузариозному увяданию может определяться генами как горизонтальной (Burnham, 1932; Вавилов, 1964; Евминов, Дынник, 1982), так и вертикальной устойчивости (Jeswani, Joche, 1964; Misra, Komthana, 1980; Сорочинская, Галкин, 1981; Рожмина, 2004; Рожмина, Жученко и др., 2019). Изучение контроля устойчивости к фузариозу изучается и на молекулярном уровне (Galindo-González, Deyholos, 2016; Jaber et al., 2020).

Учитывая тот факт, что передача инфекции возбудителя происходит главным образом через почву, следовательно, протекает с меньшей скоростью, чем у заболеваний, распространяемых через воздух с помощью ветра, воды и насекомых, то к фузариозному увяданию применима защита, обусловленная единичными эффективными генами (Коновалова, Радченко, 2020; Рожмина, Жученко, 2019). Подтверждением тому является сорт Л-1120, созданный более полувека тому назад, который входит в родословную большинства сортов льна-долгунца и обеспечивает их устойчивость к данному заболеванию, детерминируемую двумя R-генами (Рожмина, 2004). Преимущество данного подхода состоит в сокращении срока выведения моногенных сортов и значительном подавлении болезни.

Вместе с тем остаётся невыясненным вопрос: какими конкретно генами вертикальной устойчивости обладают современные отечественные сорта льна-долгунца? Кроме того, большинство имеющихся генисточников обладают целым рядом нежелательных свойств (низкорослостью, низким урожаем и выходом волокна и др.), что затрудняет использование их в селекционных программах для прядильного и масличного льна.

Основной целью данной работы являлась идентификация эффективных генов устойчивости к фузариозному увяданию у современных сортов льна-долгунца и создание форм с различыми R-генами, сочетающих высокую продуктивность льноволокна, льносемян и устойчивость к заболеванию.

Методика исследований. Исследования выполнялись в 2018–2021 годах в полевых условиях и условиях вегетационного опыта на базе лаборатории селекционных технологий и биотехнологий ФГБНУ ФНЦ ЛК. Закладка питомников и оценка материала осуществлялись в соответствии с «Методическими указаниями по фитопатологической оценке устойчивости льна-долгунца к болезням» (2000) и «Методическими указаниями по селекции льна-долгунца» (2004). Статистическая обработка данных выполнена по методикам D. R. Metcalfe (1962) и Б. А. Доспехова (1979) с использованием пакета программ Excel.

В качестве исходного материала в исследованиях использовали 20 современных сортов льна-долгунца, включённых в Госреестр селекционных достижений Российской Федерации: Дипломат, Импульс, Ленок, Смолич, Тост 3, Тост 4, Тост 5, Тверской, Томский 17, Томский 18, Росинка, Восход, Лидер, Антей, Зарянка, Тост, Альфа, Кром, Алексим, Русич.

С целью идентификации генов устойчивости к фузариозному увяданию у сортов льна-долгунца на инфекционном фоне с сильновирулентным моноизолятом проведена оценка гибридов F2 от скрещивания их с линиями, обладающими известными R-генами. Для составления искусственной популяции инфекционно-провокационного фона использовали моноизоляты гриба F. oxysporum, полученные из коллекции микроорганизмов – возбудителей болезней льна ФГБНУ ФНЦ ЛК.

Оценка на устойчивость к фузариозному увяданию гибридных популяций и константных линий осуществлялась в условиях вегетационного домика в ящичном посеве. Почва под опытом характеризовалась как дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая с очень высоким содержанием фосфора (Р2О5 — 500 мг/100 г) и низким калия (70 мг/100 г), реакция почвенного раствора среднекислая (рН —4,66).

Метеоусловия в целом были благоприятными как для роста и развития льна, так и для проявления фузариозного увядания. Дефицит влаги в почве, имевший место в начале вегетации растений, компенсировался за счёт искусственного полива. Поражение фузариозным увяданием восприимчивого стандарта – линии АР5 — составляло свыше 90%.

Результаты исследований. С целью пополнения запаса эффективных генов устойчивости льна к фузариозному увяданию проведена фитопатологическая оценка 20 современных сортов льна-долгунца. Высокий уровень устойчивости (более 80%) к популяции Fusarium oxysporum f. lini и сильновирулентному моноизоляту № 39 проявили такие сорта льна-долгунца, как Восход (95,8–100%), Русич (91,7–100%), Ленок (85,4–100%), Дипломат (87–100%), Зарянка (85,4–100%). Полученные данные указывают на наличие у этих сортов эффективных генов резистентности к патогену (табл. 1). В наиболее сильной степени фузариозным увяданием поразился сорт Тост. Степень устойчивости у данного сорта, в зависимости от годов исследования, составила 12,5–42,5% (с использованием популяции возбудителя), 2,1–27,1% (с использованием моноизолята № 39). Остальные сорта характеризовались как устойчивые, со степенью устойчивости более 50%.

1. Устойчивость современных сортов льна-долгунца к фузариозному увяданию (инфекционно-провокационный фон)

№ п/п

Сорт

Степень устойчивости к фузариозному увяданию, %

инфекционно-провокационный фон

популяция возбудителя

моноизолят № 39

2018 г.

2019 г.

2020 г.

2018 г.

2019 г.

2020 г.

1

Дипломат

91,7

95,8

91,7

87

100

100

2

Импульс

60,0

58,3

66,7

66,7

37,5

68,7

3

Ленок

88,9

87,5

100,0

91,7

85,4

93,7

4

Смолич

81,0

91,7

75,0

93,4

100

92,3

5

Тост 3

46,7

33,3

61,6

61,5

62,5

46,7

6

Тверской

80,0

87,5

80,0

61,5

62,5

82,1

7

Томский 17

85,7

100

100,0

62,2

100

93,7

8

Тост 4

19,1

66,6

61,9

13,3

56,2

9

Росинка

84,3

91,7

87,5

100,0

69,5

10

Восход

100

95,8

100

100,0

100

100

11

Томский 18

76,2

62,5

62,5

57,1

81,2

75,0

12

Лидер

20,8

58,3

62,5

27,8

37,5

13

Антей

75,0

87,5

75,0

86,7

41,7

50,0

14

Зарянка

88,7

87,5

91,7

100,0

85,4

87,5

15

Тост

19,1

12,5

42,5

27,1

2,1

16,7

16

Альфа

63,3

83,4

89,2

42,9

37,5

68,7

17

Тост 5

33,7

71,4

75,0

10,3

17,7

17,7

18

Кром

38,9

66,7

62,5

30,6

50,0

19

Алексим

81,4

87,5

87,5

69,2

93,7

20

Русич

100,0

91,7

100,0

100,0

100,0

100,0

На основе проведённых раннее исследований установлено, что устойчивость льна к фузариозному увяданию имеет расоспецифический характер и определяется, как правило, доминантными генами. С использованием методов гибридологического анализа и фитопатологического тестирования у льна идентифицировано восемь эффективных генов устойчивости к фузариозному увяданию, один из которых (ген Fu 2) был известен ранее. Ген устойчивости сорта Puniab (Fu 3), идентифицированный в условиях Индии, в условиях России не представляет селекционной ценности (Рожмина, 2004).

В гибридных комбинациях F1 от скрещиваний сортов льна-долгунца Восход, Русич, Смолич, Ленок, Дипломат и Зарянка с линиями, обладающими различными R-генами устойчивости к фузариозному увяданию, выявлено полное доминирование признака устойчивости. Данный факт указывает, что устойчивость к заболеванию у исследуемых сортов льна-долгунца детерминируется доминантными эффективными генами.

С целью идентификации генов устойчивости проведена оценка гибридных популяций F2 на инфекционном фоне с моноизолятом № 39 (табл. 2). На основе анализа гибридов F2 установлен моногенный контроль устойчивости сорта Восход и его отличие от всех других известных эффективных R-генов: Fu 2, Fu 4, Fu 6, Fu 10 (χ2 — менее 3,1), за исключением гена Fu 5. В комбинации F2 л. 1 Querandi × л. 6 Восход выявлено отсутствие расщепления, что обусловлено идентичностью генов устойчивости линий Querandi и Восход, которая определяется геном Fu 5.

2. Расщепление по устойчивости к моноизоляту № 39 F. oxysporum в F2 от скрещивания между устойчивыми линиями

Ген Fu ♀

Гибридная комбинация

Соотношение фенотипов R : S

χ2

Р

фактическое

теоретическое

2

Dakota, л. 8 × Восход

149 : 13

15 : 1

0,89

0,2–0,5

4

г-4729, л. 3 × Восход

61 : 3

15 : 1

0,02

0,8–0,95

5

Querandi, л. 1 (отб. к-4241, Аргентина) × Восход

100 : 0

6

Currong, л. 3 (отб. к-3978, Австралия) × Восход

140 : 15

15 : 1

3,09

0,005–0,2

7

Roja, л. 8 (отб. к-3510, Канада) × Восход

134 : 8

15 : 1

0,10

0,5–0,8

8, 9

Родник, л. 8 (от к-5064, Россия) × Восход

307 : 5

63 : 1

0,01

< 0,99

10

Linota, л. 12 × Восход

132 : 6

15 : 1

0,84

0,2–0,5

 

2

Dakota, л. 8 × Русич

179 : 10

15 : 1

0,29

0,5–0,8

4

г-4729, л. 3 × Русич

128 : 6

15 : 1

0,74

0,2–0,5

5

Querandi, л. 1 (отб. к-4241, Аргентина) × Русич

71 : 3

15 : 1

0,60

0,2–0,5

6

к-3978, л. 3 (Currong, л. 3) × Русич

68 : 8

15 : 1

2,27

0,005–0,2

8

г-2101-4-7 (отб. к-5588, Россия) × Русич

59 : 5

15 : 1

0,27

0,5–0,8

8,9

Родник, л. 8 (отб. к-5064, Россия) × Русич

288 : 18

15 : 1

0,10

0,5–0,8

10

Linota, л. 12 × Русич

202 : 17

15 : 1

1,03

0,2–0,5

 

2

Dakota, л. 8 × Смолич

229 : 13

15 : 1

0,31

0,5–0,8

4

г-4729, л. 3 × Смолич

109 : 9

15 : 1

0,37

0,5–0,8

5

Querandi, л. 1 (отб. к-4241, Аргентина) × Смолич

70 : 5

15 : 1

0,65

0,2–0,5

6

Currong, л. 3 (отб. к-3978, Австралия) × Смолич

106 : 7

15 : 1

0,001

< 0,99

7

Roja, л. 8 (отб. к-3510, Канада) × Смолич

155 : 8

15 : 1

0,51

0,2–0,5

8

г-2101-4-7 (отб. к-5588, Россия) × Смолич

89 : 7

15 : 1

0,18

0,5–0,8

8,9

Родник, л. 8 (отб. к-5064, Россия) × Смолич

155 : 8

15 : 1

0,51

0,2–0,5

10

Linota, л. 12 × Смолич

95 : 6

15 : 1

0,01

0,8–0,95

 

2

Dakota, л. 8 × Ленок

128 : 14

15 : 1

3,1

0,005–0,2

4

г-4729, л. 3 × Ленок

151 : 11

15 : 1

0,09

0,5–0,8

5

Querandi, л. 1 (отб. к-4241, Аргентина) × Ленок

156 : 8

15 : 1

0,54

0,2–0,5

6

Currong, л. 3 (отб. к-3978, Австралия) × Ленок

100 : 6

15 : 1

0,06

0,8–0,95

7

Roja, л. 8 (отб. к-3510, Канада) × Ленок

160 : 6

15 : 1

1,98

0,005–0,2

8

г-2101-4-7 (отб. к-5588, Россия) × Ленок

181 : 8

15 : 1

1,30

0,2–0,5

8, 9

Родник, л. 8 (отб. к-5064, Россия) × Ленок

301 : 5

63 : 1

0,19

0,5–0,8

10

Linota, л. 12 × Ленок

147 : 8

15 : 1

0,32

0,5–0,8

В комбинациях F2 от скрещивания сорта Русич с линиями из образцов Dakota, г-4749, г-2101-4-7, Currong и Linota соотношение устойчивых и восприимчивых растений соответствовало соотношению 15R :1S (χ 2 — менее 2,3), что указывает на моногенный контроль устойчивости сорта Русич и на неидентичность его генам Fu 2, Fu 4, Fu 6, Fu 8 и Fu 10.

В комбинациях F2 от скрещивания сорта Смолич с линиями из образцов Dakota, Querandi, Currong, Roja, г-2101-4-7 и Linota определён дигенный характер расщепления (χ2 — менее 0,7), что указывает на моногенный контроль устойчивости сорта Смолич и на неидентичность его генам Fu 2, Fu 5, Fu 6, Fu 7, Fu 8 и Fu 10. В комбинации F2 от скрещивания сортов Русич и Смолич с сортом Родник, обладающим генами Fu 8 и Fu 9, выявлен дигенный характер расщепления. Поскольку R-ген сортов Русич и Смолич неидентичен гену Fu 8 линии г-2101-4-7, следовательно, исследуемые сорта обладают геном Fu 9.

В комбинациях F2 от скрещивания сорта Ленок со всеми линиями, обладающими различными R-генами, выявлен дигенный характер расщепления (χ2 — менее 3,11), что указывает на моногенный контроль устойчивости сорта и на неидентичность его известным эффективным в условиях России генам (Fu 2, Fu 4-10). Следовательно, можно предположить, что устойчивость сорта Ленок детерминируется новым геном устойчивости Fu 11.

Таким образом, установлено наличие различных эффективных доминантных генов у современных сортов льна-долгунца, что имеет важное значение для предотвращения возможности эпифитотий этого заболевания на культуре.

С целью дальнейшего расширения генетической основы создаваемых сортов льна к фузариозному увяданию выполнены насыщающие скрещивания (л. 8 Dakota, л. 12 Linota, № 3896), где в качестве одной из исходных форм использовались линии, обладающие генами, отличными от тех, что идентифицированы у современных сортов льна-долгунца, при этом рекуррентным родителем служила высокопродуктивная сильновосприимчивая к данному заболеванию форма АР5. Анализ устойчивости гибридов F1ВС1 от данных скрещиваний подтвердил результаты гибридологического анализа F2. Во всех гибридных популяциях с участием линий л. 8 Dakota, л. 12 Linota, № 3896 (л. 6 к-5635), защищённых одним доминантным геном, наблюдалось расщепление 1R : 1S. В F1ВС2 соотношение устойчивых и восприимчивых фенотипов также во всех случаях было близко к 1 : 1 (χ2 — от 2,1 до 3,46). Следовательно, генетический контроль устойчивости к фузариозному увяданию полученных гибридных линий осуществляется моногенно (табл. 3).

3. Расщепление по устойчивости к фузариозному увяданию в F1ВС1, F1ВС2, F2ВС2 и F3ВС2 (инфекционный фон — моноизолят № 39 F. oxysporum)

Год испытаний

Гибридная популяция

Соотношение фенотипов R : S

χ2

Р

факти-ческое

ожидае-мое

2019

2019

2020

2021

F1BC1 л. 8 Dakota × AP5

F1BC2 –//–

F2BC2 –//–

F3BC2 –//–

24 : 21

24 : 15

233 : 81

27 : 56*

1 : 1

1 : 1

3 : 1

1 : 2

0,20

2,10

0,11

0,03

0,8–0,5

0,2–0,05

0,8–0,5

0,95–0,8

2019

2019

2020

2021

F1BC1 л. 12 Linota × АР5

F1BC2 –//–

F2BC2 –//–

F3BC2 –//–

20 : 23

150 : 41

23 : 37

1 : 1

3 : 1

1 : 2

0,2

1,29

1,89

0,8–0,5

0,5–0,2

0,2–0,05

2019

2019

2020

2021

F1BC1 № 3896 × АР5

F1BC2 –//–

F2BC2 –//–

F3BC2 –//–

21 : 23

23 : 12

108 :42

21 : 38

1 : 1

1 : 1

3 : 1

1 : 2

0,10

3,46

2,11

0,13

0,8–0,5

0,2–0,05

0,2–0,05

0,8–0,5

После второго беккросса процесс насыщения был завершён и проведено самоопыление всех устойчивых линий. Соотношение устойчивых и восприимчивых фенотипов в F2ВС2 соответствовало 3:1 (χ2 — от 0,11 до 2,11). В анализируемых гибридных популяциях F3BC2 при анализе потомства устойчивых растений соотношение гомозиготных и расщеплящихся семей соответствовало 1 : 2, что удовлетворительно совпадало с ожидаемым расщеплением при моногенном контроле устойчивости (χ2 — от 0,03 до 1,89).

Таким образом, генетический контроль устойчивости к данному заболеванию у всех исследуемых гибридных линий осуществляется моногенно.

В результате оценки популяций BC2 выделены конкурентоспособные линии льна двойного использования (на волокно, семена), созданные с участием образцов масличного льна Dakota, Linota и к-5635, обладающих различными R-генами устойчивости к фузариозному увяданию. Так, с участием сортов Linota, Dakota и к-5635, устойчивость к фузариозному увяданию у которых детерминируется генами Fu 10, Fu 2 и Fu 4 соответственно, созданы высокопродуктивные линии BC2: л. 116-369-14-5-16-29 (Linota × АР5), 166-440-14-8-16-44 (Linota × АР5), л. 258-53-14-2-16-192 (Dakota × АР5), л. 244-14-4-16-162 (Dakota × АР5), д. 319-590-14-3-16-427 (к-5635 × АР5), д. 316-587-14-1-16-406 (к-5635 × АР5). Данные линии не уступали стандарту — сорту льна-долгунца Альфа — по продуктивности волокна, а по продуктивности семян (числу коробочек и семян) находились на уровне стандарта — сорта масличного льна Северный. Кроме того, линия д. 316-587-14-1-16-406 отличалась высоким содержанием волокна в стебле — 38,6%, что на 8,6 абс. % выше, чем у сорта Альфа (табл. 4).

4. Характеристика созданных линий льна по основным хозяйственно ценным признакам

Наименование линии льна

Устойчивость к фузариозному увяданию, %

Высота растений, см

Количество коробочек на одном растении, шт.

Масса семян с одного растения, г

Содержание волокна в стебле, %

л. 116-369-14-5-16-29 (Linota × АР5)

95,8

87,5

6,5

18,0

28,8

166-440-14-8-16-44 (Linota × АР5)

93,7

90,3

6,0

18,4

29,5

л. 258-53-14-2-16-192 (Dakota × АР5)

99,2

93,3

6,8

18,0

30,1

л. 244-14-4-16-162 (Dakota × АР5)

89,6

88,8

6,7

18,5

28,3

д. 319-590-14-3-16-427 (к-5635 × АР5)

90,5

89,8

6,6

18,0

29,4

д. 316-587-14-1-16-406 (к-5635 × АР5)

93,5

96,5

7,4

18,7

38,6

Альфа (стандарт)

98,7

92,5

4,0

13,1

30,0

Северный (стандарт)

  

7,5

19,0

 

Заключение. В результате проведённых исследований выявлен высокий уровень устойчивости к популяции Fusarium oxysporum f. lini у следующих современных сортов льна-долгунца: Восход, Русич (селекция ОП ФНЦ ЛК Псковский НИИСХ), Смолич (ОП ФНЦ ЛК Смоленская ГОСХОС), Ленок, Зарянка, Дипломат (ОП ФНЦ ЛК НИИльна), Томский 17 (Сибирский НИИСХ и Т), что указывает на наличие у них эффективных генов резистентности. На основе результатов гибридологического анализа F2 с использованием инфекционно-провокационного фона установлено, что устойчивость к фузариозному увяданию у сортов льна-долгунца Восход, Русич, Смолич и Ленок контролируется моногенно. У сорта Восход устойчивость к данному заболеванию детерминируется геном Fu 5, у сортов Русич и Смолич — геном Fu 9, а у сорта Ленок — новым геном Fu 11. Созданы доноры устойчивости к фузариозному увяданию льна двойного использования: л. 166-440-14-8-16-44 (Linota × АР5), л. 258-53-14-2-16-192 (Dakota × АР5), л. 319-590-14-3-16-427 (к-5635 × АР5) и л. 316-587-14-1-16-406 (к-5635 × АР5) с генами Fu 10, Fu 2 и Fu 4 соответственно, не уступающие сортам-стандартам по содержанию волокна и семян.

Литература

  1. Вавилов Н. И. Проблема иммунитета культурных растений. Т. IV / Н. И. Вавилов // Избранные труды. — М.–Л., 1964. — С.290–300.
  2. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1979. — 416 с.
  3. Дынник В. П. Наследование устойчивости гибридов льна-долгунца к фузариозному увяданию / В. П. Дынник, В. Н. Евминов // Лён и конопля. — 1982. — № 5. — С.33–34.
  4. Кобылянский В. Д. Использование доноров ценных признаков растений в селекции новых сортов озимой ржи / В. Д. Кобылянский, О. В. Солодухина // Достижения науки и техники АПК. — 2015. — Т. 29. — № 7. — С.7–12.
Стресс-протекторные реакции проростков пшеницы и ржи при индуцировании устойчивости к низким температурам донором сероводорода / Ю. Е. Колупаев, Е. И. Горелова, Т. О. Ястреб, Н. И. Рябчун, В. В. Кириченко // Физиология растений. — 2019. — T. 66. — № 4. — С.277–285.

Коновалова Г. С. Доноры эффективных генов устойчивости ячменя к ринхоспориозу / Г. С. Коновалова, Е. Е. Радченко // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. — 2020. — № 181 (3). — С.141–145.

  1. Методические указания по фитопатологической оценке устойчивости льна-долгунца к болезням. — Торжок, 2000. — 28 с.
  2. Методические указания по селекции льна-долгунца. — Торжок, 2004. — 43 с.
  3. Рожмина Т. А. Генетическое разнообразие льна (Linum usitatissimum) и его комплексное использование в селекции: автореф. дис. … д-ра биол. наук: 06.01.05. — С.-Петербург, 2004. — 280 с.
  4. Идентификация генов и создание доноров устойчивости к фузариозному увяданию для селекции льна-долгунца и льна двойного использования / Т. А. Рожмина, А. А. Жученко мл., Н. В. Мельникова, Е. Г. Герасимова // Вестник аграрной науки. — 2019. — № 1 (76). — С.3–10.
  5. Сорочинская М. А. Методы селекции льна масличного на устойчивость к фузариозному увяданию ВНИИ масличных культур / М. А. Сорочинская, Ф. М. Галкин. — Краснодар, 1981. — 31 с.
  6. Burnham C. R. The heritance of Fusarium wilt resistance in flax / C. R. Burnham // Lauru of the American Soclety of Agronomy. — 1932. — Vol. 24. — P.734–748.
  7. Variation patterns within 153 flax genebank accessions based on evaluation for resistance to fusarium wilt, anthracnose and pasmo / A. Diederichsen, T. Rozhmina, L. Kudrjavceva, A. Zhuchenko jr. // Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization. England. — 2008. — Vol. 6. — No. 1. — Р.22–32.
  8. Galindo-González L. RNA-seq Transcriptome Response of Flax (Linum usitatissimum L.) to the Pathogenic Fungus Fusarium oxysporum f. sp. lini / L. Galindo-González, M. K. Deyholos // Front Plant Sci. — 2016. — No. 24; 7. — Р.1766.
  9. Identification of two compounds able to improve flax resistance towards Fusarium oxysporum infection / R. Jaber, A. Planchon, E. Mathieu-Rivet, M. C. Kiefer-Meyer, A. Zahid, C. Plasson, O. Pamlard, S. Beaupierre, J. P. Trouvé, C. Guillou, A. Driouich, M. L. Follet-Gueye, J. C. Mollet // Plant Sci. — 2020. — No. 301. — Р.110690.
  10. Metcalfe D. R. Inheritance of looce smit resistance / D. R. Metcalfe, S. B. Helgason // Canad. Of Plant Science. — 1962. — Vol. 42. — No. 3. — Р.472–480.
  11. Misra D. P. Note or atechnighe for simul tanecene testigol linseed ugainstwit and reist / D. P. Misra, K. P. Komthau, A. K. Shukta // Indian Iournal of Agricultural secences. — 1980. — No. 50 (5). — Р.450–452.

Flax resistance to Fusarium wilt (Fusarium oxysporum f. lini) at early breeding

Rozhmina T. A., Dr. Biol. Sc.

Proletova N. V., PhD Biol. Sc.

Ushchapovskiy I. V., PhD Biol. Sc.

Federal Research Center of Fibre Crops

170041, Russia, Tver, Komsomolskiy prospect, 17/56

E-mail: i.uschapovsky@fnclk.ru

This investigation took place at the Federal Research Center of Fibre Crops in 2018–2021 under field conditions and at the laboratory of Breeding Technologies and Biotechnology. Inheritance of economically important traits defines the success of a breeding project. Resistance of flax genotypes to Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f. lini is an essential trait when selecting new varieties. This study was aimed at identification of flax resistance genes and selection of donors with various R-genes. Such varieties as Voskhod, Rusich, Smolich, Lenok, Zaryanka, Diplomat, Tomskiy 17 enlisted in the State Register showed high resistance to Fusarium oxysporum f. lini. The obtained data demonstrated the presence of effective resistance genes in the selected varieties. Hybridological analyses of F2 suggested a monogenic resistance for Voskhod, Rusich, Smolich, and Lenok. The Fu5 gene determined the resistance of Voskhod, Fu9 — Rusich and Smolich, Fu11 — Lenok. The following donors of resistance genes (Fu10, Fu2, Fu4) were identified at early stages of the breeding process: 166-440-14-8-16-44 (Linota × АР5), 258-53-14-2-16-192 (Dakota × АР5), 319-590-14-3-16-427 (k-5635 × АР5), and 316-587-14-1-16-406 (k-5635 × АР5). These lines showed the level of fiber and seed production similar to the one of standard varieties.

Keywords: flax, Fusarium wilt, resistance, inheritance, genes, breeding.

References

  1. Vavilov N. I. Problema immuniteta kulturnykh rasteniy. T. IV / N. I. Vavilov // Izbrannye trudy. — Moscow–Leningrad, 1964. — P.290–300.
  2. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy) / B. A. Dospekhov. — 4th Ed., pererab. i dop. — Moscow: Kolos, 1979. — 416 p.
  3. Dynnik V. P. Nasledovanie ustoychivosti gibridov lna-dolguntsa k fuzarioznomu uvyadaniyu / V. P. Dynnik, V. N. Evminov // Len i konoplya. — 1982. — No. 5. — P.33–34.
  4. Kobylyanskiy V. D. Ispolzovanie donorov tsennykh priznakov rasteniy v selektsii novykh sortov ozimoy rzhi / V. D. Kobylyanskiy, O. V. Solodukhina // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2015. — Vol. 29. — No. 7. — P.7–12.
  5. Stress-protektornye reaktsii prorostkov pshenitsy i rzhi pri indutsirovanii ustoychivosti k nizkim temperaturam donorom serovodoroda / Yu. E. Kolupaev, E. I. Gorelova, T. O. Yastreb, N. I. Ryabchun, V. V. Kirichenko // Fiziologiya rasteniy. — 2019. — Vol. 66. — No. 4. — P.277–285.
  6. Konovalova G. S. Donory effektivnykh genov ustoychivosti yachmenya k rinkhosporiozu / G. S. Konovalova, E. E. Radchenko // Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii. — 2020. — No. 181 (3). — P.141–145.
  7. Metodicheskie ukazaniya po fitopatologicheskoy otsenke ustoychivosti lna-dolguntsa k boleznyam. — Torzhok, 2000. — 28 p.
  8. Metodicheskie ukazaniya po selektsii lna-dolguntsa. — Torzhok, 2004. — 43 p.
  9. Rozhmina T. A. Geneticheskoe raznoobrazie lna (Linum usitatissimum) i ego kompleksnoe ispolzovanie v selektsii: avtoref. dis. … d-ra biol. nauk: 06.01.05. — St. Petersburg, 2004. — 280 p.
  10. Identifikatsiya genov i sozdanie donorov ustoychivosti k fuzarioznomu uvyadaniyu dlya selektsii lna-dolguntsa i lna dvoynogo ispolzovaniya / T. A. Rozhmina, A. A. Zhuchenko ml., N. V. Melnikova, E. G. Gerasimova // Vestnik agrarnoy nauki. — 2019. — No. 1 (76). — P.3–10.
  11. Sorochinskaya M. A. Metody selektsii lna maslichnogo na ustoychivost k fuzarioznomu uvyadaniyu VNII maslichnykh kultur / M. A. Sorochinskaya, F. M. Galkin. — Krasnodar, 1981. — 31 p.
  12. Burnham C. R. The heritance of Fusarium wilt resistance in flax / C. R. Burnham // Lauru of the American Soclety of Agronomy. — 1932. — Vol. 24. — P.734–748.
  13. Variation patterns within 153 flax genebank accessions based on evaluation for resistance to fusarium wilt, anthracnose and pasmo / A. Diederichsen, T. Rozhmina, L. Kudrjavceva, A. Zhuchenko jr. // Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization. England. — 2008. — Vol. 6. — No. 1. — Р.22–32.
  14. Galindo-González L. RNA-seq Transcriptome Response of Flax (Linum usitatissimum L.) to the Pathogenic Fungus Fusarium oxysporum f. sp. lini / L. Galindo-González, M. K. Deyholos // Front Plant Sci. — 2016. — No. 24; 7. — Р.1766.
  15. Identification of two compounds able to improve flax resistance towards Fusarium oxysporum infection / R. Jaber, A. Planchon, E. Mathieu-Rivet, M. C. Kiefer-Meyer, A. Zahid, C. Plasson, O. Pamlard, S. Beaupierre, J. P. Trouvé, C. Guillou, A. Driouich, M. L. Follet-Gueye, J. C. Mollet // Plant Sci. — 2020. — No. 301. — Р.110690.
  16. Metcalfe D. R. Inheritance of looce smit resistance / D. R. Metcalfe, S. B. Helgason // Canad. Of Plant Science. — 1962. — Vol. 42. — No. 3. — Р.472–480.
  17. Misra D. P. Note or atechnighe for simul tanecene testigol linseed ugainstwit and reist / D. P. Misra, K. P. Komthau, A. K. Shukta // Indian Iournal of Agricultural secences. — 1980. — No. 50 (5). — Р.450–452.

Обсуждение закрыто.