Микология и фитопатология, 2021, T. 55, № 1, стр. 51-58

Гибридизация между формами Pyrenophora Teres в природных популяциях России и республики Беларусь

Н. В. Мироненко 1*, Н. М. Лашина 1**, О. А. Баранова 1***, А. А. Зубкович 2****, О. С. Афанасенко 1*****

1 Всероссийский НИИ защиты растений
196608 Санкт-Петербург, Россия

2 Научно-практический центр НАН РБ по земледелию
222160 Жодино, Республика Беларусь

* E-mail: nina2601mir@mail.ru
** E-mail: nlashina@mail.ru
*** E-mail: baranova_oa@mail.ru
**** E-mail: aa_zoubkovitch@mail.ru
***** E-mail: olga.s.afan@gmail.com

Поступила в редакцию 10.08.2020
После доработки 05.10.2020
Принята к публикации 19.11.2020

Аннотация

Две формы фитопатогенного гриба Pyrenophora teresP. teres f. teres (net-форма) и P. teres f. maculata (spot-форма) – вызывают различные симптомы болезни: сетчатую, либо округлую пятнистости листьев ячменя. Net-форма P. teres распространена повсеместно в ареале возделывания ячменя, тогда как spot-форма впервые выявлена нами в 2011 г. в Краснодарском крае РФ и в 2016 г. в Брестской обл. Республики Беларусь. Обе формы патогена легко скрещиваются в лабораторных условиях, но в природе гибриды либо не образуются, либо их трудно диагностировать. Тем не менее, вопрос об образовании и сохранении в природных популяциях гибридов между net и spot формами остается актуальным и имеет большое практическое значение, поскольку устойчивость ячменя к этим двум формам P. teres контролируется различными генами. Гибридные формы патогена могут иметь непредсказуемую вирулентность к используемым в селекции донорам устойчивости. Целью данного исследования был поиск гибридных форм между P. teres f. teres и P. teres f. maculata в природных популяциях России и Республики Беларусь с помощью новых формоспецифичных маркеров Ptt и Ptm. Материалом исследования служили 138 моноконидиальных изолятов из четырех популяций P. teres f. maculatа и четырех популяций P. teres f. teres, собранных в 2013–2016 гг. с производственных посевов ячменя в Ленинградской обл. и Краснодарском крае России, а также в Брестской обл. Республики Беларусь. Все изоляты были генотипированы с помощью 10 формоспецифичных маркеров, при этом были выявлены изоляты, сочетающие маркеры обеих форм, которые условно были отнесены к гибридам между двумя формами P. teres. Предлагаются гипотезы, объясняющие существование таких гибридов в природных популяциях. Наиболее вероятной гипотезой, объясняющей обнаружение изолятов P. teres, сочетающих в своем геноме маркеры, специфичные для P. teres f. teres и P. teres f. maculata, является половая, либо соматическая гибридизация между двумя формами гриба при их совместном существовании на посевах ячменя. Не исключается также вероятность существования третьей, возможно, предковой промежуточной формы, сохранившейся в процессе дивергенции вида P. teres.

Ключевые слова: гибриды P. teres f. teres и P. teres f. maculata, популяции, формоспецифичные маркеры, ячмень, Pyrenophora teres, net-форма, spot-форма

DOI: 10.31857/S0026364821010074

Список литературы

  1. Akhavan A., Turkington T.K., Kebede B. et al. Prevalence of mating type idiomorphs in Pyrenophora teres f. teres and P. teres f. maculata populations from the Canadian prairies. Can. J. Plant. Pathol. 2015. V. 37. P. 52–60. https://doi.org/10.1080/07060661.2014.995710

  2. Arabi M.I., Barrault G., Sarrafi A. et al. Variation in the resistance of barley cultivars and in the pathogenicity of Drechslera teres f. sp. maculata and D. teres f. sp. teres isolates from France. Plant Pathol. 1992. V. 41. P. 180–186. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.1992.tb02336.x

  3. Bakonyi J., Justesen A.F. Genetic relationship of Pyrenophora graminea, P. teres f. maculata and P. teres f. teres assessed by RAPD analysis. J. Phytopathol. 2007. V. 155 (2). P. 76–83. https://doi.org/10.1111/j.1439-0434.2007.01192.x

  4. Campbell G.F., Crous P.W. Genetic stability of net × spot hybrid progeny of the barley pathogen Pyrenophora teres. Australas. Plant Pathol. 2003. V. 32. P. 283–287. https://doi.org/10.1071/AP03016

  5. Keiper F.J., Capio E., Grcic M. et al. Development of sequence-tagged microsatellites for the barley net blotch pathogen Pyrenophora teres. Molecular Ecol. Notes. 2007. V. 7. P. 664–666. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2006.01668.x

  6. Lehmensiek A., Bester-van der Merwe A.E., Sutherland M.W. et al. Population structure of South African and Australian Pyrenophora teres isolates. Plant Pathol. 2010. V. 59. P. 504–515. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2009.02231.x

  7. Leisova L., Minarikova V., Kucera L. et al. Genetic diversity of Pyrenophora teres isolates as detected by AFLP Analysis. Journal of Phytopathology. 2005. V. 153 (10). P. 569–578. https://doi.org/10.1111/j.1439-0434.2005.01019.x

  8. Manninen O.M., Jalli M., Kalendar R. et al. Mapping of major spot-type and net-type net blotch resistance genes in the Ethiopian barley (Hordeum vulgare) line CI 9819. Genome. 2006. V. 49. P. 1564–1571. https://doi.org/10.1139/g06-119

  9. McLean M., Howlett B., Hollaway G. Epidemiology and control of spot form of net blotch (Pyrenophora teres f. maculata) of barley: A review. Crop Pasture Science. 2009. V. 60. P. 303–315. https://doi.org/10.1071/CP08173

  10. McLean M.S., Martin A., Gupta S. et al. Validation of a new spot form of net blotch differential set and evidence for hybridisation between the spot and net forms of net blotch in Australia. Australas. Plant Pathol. 2014. V. 43. P. 223–233. https://doi.org/10.1007/s13313-014-0285-8

  11. Murray H.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight DNA. Nucl. Acids Res. 1980. V. 8. P. 4321–4325. https://doi.org/10.1093/nar/8.19.4321

  12. Poudel B., Ellwood S.R., Testa A.C. et al. Rare Pyrenophora teres hybridization events revealed by development of sequence-specific PCR markers. Phytopathology. 2017. V. 107 (7). P. 878–884. https://doi.org/10.1094/PHYTO-11-16-0396-R

  13. Poudel B., McLean M.S., Platz G.J. et al. Investigating hybridisation between the forms of Pyrenophora teres based on Australian barley field experiments and cultural collections. Europ. J. Plant Pathol. 2019. V. 153. P. 465–473. https://doi.org/10.1007/s10658-018-1574-9

  14. Serenius M., Manninen O., Walwork H. et al. Genetic differentiation in Pyrenophora teres populations measured with AFLP markers. Mycol. Res. 2007. V. 111. P. 213–223. https://doi.org/10.1016/j.mycres.2006.11.009

  15. Serenius M., Mironenko N., Manninen O. Genetic variation, occurrence of mating types and different forms of Pyrenophora teres causing net blotch of barley in Finland. Mycol. Res. 2005. V. 109 (7). P. 809–817. https://doi.org/10.1017/S0953756205002856

  16. Smedegaard-Petersen V. Inheritance of genetic factors for symptoms and pathogenicity in hybrid of Pyrenophora teres and Pyrenophora graminea. Phytopath. Z. 1977. V. 89. P. 193–202. https://doi.org/10.1111/j.1439-0434.1977.tb02858.x

  17. Tekauz A. Characterization and distribution of pathogenic variation in Pyrenophora teres f. teres and P. teres f. maculata from Western Canada. Can. J. Plant Pathol. 1990. V. 12. P. 141–148. https://doi.org/10.1080/07060669009501017

  18. Williams K.J., Smyl C., Lichon A. et al. Development and use of an assay based on the polymerase chain reaction that differentiates the pathogens causing spot form and net form of net blotch of barley. Austral. Plant Pathol. 2001. V. 30. P. 37–44. https://doi.org/10.1071/AP00063

  19. Абрамсон Н.И. (Abramson) Молекулярные маркеры, филогеография и поиск критерия разграничения видов // А.Ф. Алимов, С.Д. Степаньянц (ред.). Вид и видообразование. Анализ новых взглядов и тенденций. Санкт-Петербург: Товарищество научных изданий КМК, 2009. С. 185–198.

  20. Анисимова А.В., Мироненко Н.В., Левштанов С.А. (Anisimova et al.) Первая находка гриба Pyrenophora teres f. maculata в Краснодарском крае // Вестник защиты растений. 2011. № 3. С. 53–56.

  21. Афанасенко О.С., Мироненко Н.В., Анисимова А.В. и др. (Afanasenko et al.) Изменение видового состава возбудителей листовых болезней ячменя в России и Беларуси // Современная микология в России. 2015. Т. 5. Вып. 4. С. 5–7.

  22. Калантаевская О.Т., Муругова Г.А. (Kalantaevskaya, Murugova) Исходный материал ярового ячменя, устойчивый к сетчатому гельминтоспориозу в условиях Приморского края // Вестник защиты растений. 2014. № 2. С. 64–67.

  23. Мироненко Н.В., Афанасенко О.С. (Mironenko, Afanasenko) Методические особенности генетического анализа признака вирулентности у Pyrenophora teres // Микология и фитопатология. 2011. Т. 45. № 1. С. 82–91.

  24. Мироненко Н.В., Анисимова А.В., Баранова О.А. и др. (Mironenko et al.) Внутривидовой состав и структура популяций Pyrenophora teres в Северо-Западном регионе России и Беларуси по вирулентности и локусам типа спаривания // Микология и фитопатология. 2016. Т. 50. № 3. С. 185–194.

Дополнительные материалы отсутствуют.