sibvestСибирский вестник сельскохозяйственной наукиSiberian Herald of Agricultural Science0370-87992658-462XSiberian Federal Scientific Centre of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences10.26898/0370-8799-2026-1-3sibvest-2876Research ArticleРАСТЕНИЕВОДСТВО И СЕЛЕКЦИЯPLANT GROWING AND BREEDINGОценка устойчивости овса к корневым гнилям in vitro: опыт применения в селекцииIn vitro evaluation of oat resistance to root rot: experience of application in breedinghttps://orcid.org/0000-0003-4185-9455ЛуговцоваС. Ю.LugovtsovaS. Yu.

Луговцова Светлана Юрьевна, старший научный сотрудник

Красноярск

Svetlana Yu. Lugovtsova, Senior Resercher 

Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0002-4430-2719СтупкоВ. Ю.StupkoV. Yu.

Ступко Валентина Юрьевна, ведущий научный сотрудник, кандидат сельскохозяйственных наук 

660041, Красноярск, пр. Свободный, 66

Valentina Yu. Stupko, Lead Researcher, Candidate of Science in Agriculture 

66, Svobodny ave., Krasnoyarsk, 660041

stupko@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7314-9418НешумаеваН. А.NeshumaevaN. A.

Нешумаева Надежда Алексеевна, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук 

Красноярск

Nadezhda A. Neshumaeva, Lead Researcher, Candidate of Science in Biology

Krasnoyarsk

https://orcid.org/0000-0003-1273-3212ГерасимовС. А.GerasimovS. A.

Герасимов Сергей Александрович, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией, кандидат сельскохозяйственных наук 

Красноярск

Sergey A. Gerasimov, Lead Researcher, Laboratory Head, Candidate of Science in Agriculture

Krasnoyarsk

Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияKrasnoyarsk Research Institute of Agriculture – Separate Subdivision of the Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences”Russian Federation2026150220265612533Copyright © Луговцова С.Ю., Ступко В.Ю., Нешумаева Н.А., Герасимов С.А., 20262026Луговцова С.Ю., Ступко В.Ю., Нешумаева Н.А., Герасимов С.А.Lugovtsova S.Y., Stupko V.Y., Neshumaeva N.A., Gerasimov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibvest.elpub.ru/jour/article/view/2876

В рамках селекционного процесса на второй год КСИ проведена оценка устойчивости к токсинам корневых гнилей Fusarium poae перспективных селекционных линий ярового пленчатого овса (Б-5, Б-1, Б-22, Б-45, Б-70) в условиях каллусной культуры. Индукцию каллусогенеза проводили добавлением 2,4-Д (3 мг/л) в среду Мурасиге-Скуга (МС) у незрелых зародышей в стадию молочно-восковой спелости. Полученные каллусы культивировали на средах пролиферации (МС + 1,5 мг/л 2,4-Д), содержащих 30 и 50% фильтрата культуральной жидкости (ФКЖ) F. poae, а также на контрольной среде. Линии Б-5 и Б-70, как и стандартный сорт Тубинский, не снижали пролиферативной активности в присутствии ФКЖ в сравнении с контролем (60–70%). Также не отмечено уменьшения и частоты стеблегенеза у этих генотипов. У линии Б-70 частота некроза каллусов была на уровне контроля (15%) даже при концентрации ФКЖ 50%. При ранжировании по совокупности параметров роста каллусов максимальную сумму рангов имела линия Б-70. Линии, выделившиеся по результатам комплексной оценки в условиях in vitro, превышали стандартный сорт Тубинский по данным полевых испытаний в 2022 г., как и в 2021 г., по массе 1000 зерен: 39,3 и 39,7 г соответственно против 35,6 г у сорта Тубинский. Визуальная оценка 12-дневных проростков сорта Тубинский и линии Б-70 в вегетационных сосудах с почвой, инокулированной суспензией спор F. poae, показала отсутствие видимых следов поражения корневой зоны и колеоптиля. Однако зафиксировано снижение максимального квантового выхода фотосистемы 2 у сорта Тубинский от 0,804 [0,798/0,809] до 0,794 [0,790/0,802], но не у линии Б-70, что подтверждает результаты оценки in vitro. По совокупности проведенных испытаний линия Б-70 отнесена к категории ценных.

As part of the selection process in the second year of the competitive variety trial, the resistance to Fusarium poae root rot toxins of the promising breeding lines of spring hasky oats (B-5, B-21, B-22, B-45, B-70) under callus culture conditions was assessed. Induction of callusogenesis of immature embryos at the stage of milky-wax ripeness was carried out by adding 2,4-D (3 mg/l) to Murashige and Skoog medium (MS). The developed calli were than cultivated on proliferation media (MS + 1.5 mg/l 2,4-D) containing 30% and 50% F. poae culture filtrate (CLF), as well as on the control one. Lines B-5 and B-70, as well as the standard variety Tubinsky, did not reduce their proliferative activity in the presence of CLF in comparison with the control medium (60-70%). There was also no decrease in the frequency of stem regeneration in callus culture of these genotypes. In the B-70 line, the frequency of callus necrosis was at the control level (15%) even at a CLF concentration of 50%. When ranking by a set of calli growth parameters, line B-70 had the maximum sum of ranks. The lines that were identified as outstanding by the results of a comprehensive assessment in vitro also exceeded the standard Tubinsky variety according to field tests in 2022, as before in 2021, in terms of 1000-grain weight: 39.3 g and 39. 7 g, respectively, versus 35.6 g for the Tubinsky variety. Visual assessment of the 12-day-old seedlings of the Tubinsky variety and line B-70 in growing vessels with soil inoculated with a suspension of F.poae spores showed the absence of visible traces of damage to the root zone and coleoptile. However, a decrease in the maximum quantum yield of photosystem 2 was recorded for the Tubinsky variety from 0.804 [0.798/0.809] to 0.794 [0.790/0.802], but not for the B-70 line, confirming the results of the in vitro assessment. Based on the totality of tests carried out, the B-70 line was classified as valuable.

Avena sativaустойчивостьFusariumкультуральный фильтраткаллусная культураселекцияAvena sativaresistanceFusariumculture filtratecallus culturebreedingРабота выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках государственного задания КрасНИИСХ – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН (тема № 124012900555-6).The work was carried out with the support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the framework of the State Assignment of the KrasNIISKh – a separate division of the Federal Research Center KSC SB RAS (topic No. 124012900555-6).ReferencesГаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Орина А.С., Маркова А.С., Кабашов А.Д., Лоскутов И.Г. Микобиота зерна селекционных линий овса ФИЦ «Немчиновка» конкурсного сортоиспытания на полях в Московской области в 2019 году // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. № 2 (181). С. 134–144. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-2-134-144.Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu., Orina A.S., Markova A.S., Kabashov A.D., Loskutov I.G. Mycobiota in the grain of the oat breeding lines produced in 2019 in competitive variety trials on the fields of Nemchinovka Federal Research Center, Moscow Province. Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding, 2020, no. 2 (181), pp. 134–144. (In Russian). DOI: 10.30901/2227-8834-2020-2-134-144.Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Орина А.С., Гогина Н.Н. Разнообразие грибов рода Fusarium и их микотоксинов в зерне из азиатской части России // Микология и фитопатология. 2022. № 3 (56). C. 194–206. DOI: 10.31857/S0026364822030035.Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu., Orina A.S., Gogina N.N. Diversity of Fusarium species and their mycotoxins in cereals grain from the Asian territory of Russia. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology, 2022, no. 3 (56), pp. 194–206. (In Russian). DOI: 10.31857/ S0026364822030035.Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю., Орина А.С., Маркова А.С., Кабашов А.Д., Лоскутов И.Г. Характеристика устойчивости селекционных линий овса к заражению Fusarium langsethiae и накоплению T-2/HT-2 токсинов // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. Т. 25. № 7. С. 732–739. DOI: 10.18699/VJ21.083.Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu., Orina A.S., Markova A.S., Kabashov A.D., Loskutov I.G. Resistance of oat breeding lines to grain contamination with Fusarium langsethiae and T-2/HT2 Toxins. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2021, vol. 25, no. 7, pp. 732–739. (In Russian). DOI:10.18699/VJ21.083.Kahla A., Verheecke-Vaessen C., Delpino-Deelias M., Gutierrez Pozo M., Medina A., Magan N., Doohan F. Acclimatisation of Fusarium langsethiae, F. poae and F. sporotrichioides to elevated CO2: Impact on fungal growth and mycotoxin production on oat-based media // International Journal of Food Microbiology. 2023. Vol. 394. 110176. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2023.110176.Kahla A., Verheecke-Vaessen C., Delpino-Deelias M., Gutierrez Pozo M., Medina A., Magan N., Doohan F. Acclimatisation of Fusarium langsethiae, F. poae and F. sporotrichioides to elevated CO2: Impact on fungal growth and mycotoxin production on oat-based media. International Journal of Food Microbiology, 2023, vol. 394, 110176. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2023.110176.Loskutov I.G., Khlestkina E.K. Wheat, barley, and oat breeding for health benefit components in grain // Plants. 2021. Vol. 10. Iss. 1. P. 86. DOI: 10.3390/plants10010086.Loskutov I.G., Khlestkina E.K. Wheat, barley, and oat breeding for health benefit components in grain. Plants, 2021, vol. 10, iss. 1, p. 86. DOI: 10.3390/plants10010086.Morcia C., Terzi V., Ghizzoni R., Carrara I., Gazzetti K. Looking for Fusarium resistance in oats: an update // Agronomy. 2024. Vol. 14. Iss. 3. P. 505. DOI: 10.3390/agronomy14030505.Morcia C., Terzi V., Ghizzoni R., Carrara I., Gazzetti K. Looking for Fusarium resistance in oats: an update. Agronomy, 2024, vol. 14, iss. 3, p. 505. DOI: 10.3390/agronomy14030505.Жуйкова О.А., Градобоева Т.П., Баталова Г.А. Эффективность инфекционного фона при оценке овса на устойчивость к грибным заболеваниям // Российская сельскохозяйственная наука. 2020. № 3. С. 10–13. DOI: 10.31857/S2500262720030035.Zhuikova O.A., Gradoboeva T.P., Batalova G.A. Effectivenessofinfectiousbackgroundsinevaluating oat for resistance to fungal diseases. Rossiiskaya sel'skokhozyaistvennaya nauka = Russian Agricultural Sciences, 2020, no. 3, pp. 10–13. (In Russian). DOI: 10.31857/S2500262720030035.Mielniczuk E., Wit M., Patkowska E., Cegiełko M., Wakulinski W. Reaction of oat genotypes to Fusarium equiseti (Corda) Sacc. infection and mycotoxin concentrations in grain // Agronomy. 2022. Vol. 12. P. 295. DOI: 10.3390/agronomy12020295.Mielniczuk E., Wit M., Patkowska E., Cegiełko M., Wakulinski W. Reaction of oat genotypes to Fusarium equiseti (Corda) Sacc. infection and mycotoxin concentrations in grain. Agronomy, 2022, vol. 12, p. 295. DOI: 10.3390/agronomy12020295.Hautsalo J., Jauhiainen L., Hannukkala A., Manninen O., Veteläinen M., Pietilä L., Peltoniemi K., Jalli M. Resistance to Fusarium head blight in oats based on analyses of multiple field and greenhouse studies // Foundation for Plant Pathology. 2020. Vol. 158. P. 15–33. DOI: 10.1007/s10658-020-02039-0.Hautsalo J., Jauhiainen L., Hannukkala A., Manninen O., Veteläinen M., Pietilä L., Peltoniemi K., Jalli M. Resistance to Fusarium head blight in oats based on analyses of multiple field and greenhouse studies. Foundation for Plant Pathology, 2020, vol. 158, pp. 15–33. DOI: 10.1007/s10658-020-02039-0.Зинатуллина А.Е., Никонов В.И. Лабораторная оценка регенерантов гибридных комбинаций пшеницы в условиях in vitro и ex vitro // Экобиотех. 2021. № 2 (4). C. 81–88. DOI: 10.31163/2618-964X-2021-4-2-81-88.Zinatullina A.E., Nikonov V.I. Laboratory evaluation of regenerates of wheat hybrid combinations in vitro and ex vitro conditions. Ekobiotekh = Ecobiotech, 2021, no. 2 (4), pp. 81–88. (In Russian). DOI: 10.31163/2618-964X-20214-2-81-88.Pathi K.M., Sprink T. From Petri dish to field: plant tissue culture and genetic engineering of oats for improved agricultural outcomes // Plants. 2023. Vol. 12. Iss. 21. P. 3782. DOI: 10.3390/plants12213782.Pathi K.M., Sprink T. From Petri dish to field: plant tissue culture and genetic engineering of oats for improved agricultural outcomes. Plants, 2023, vol. 12, Iss. 21, p. 3782. DOI: 10.3390/ plants12213782.Луговцова С.Ю., Ступко В.Ю., Нешумаева Н.А. Влияние культуральных фильтратов грибов рода Fusarium на каллусные культуры овса // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2023. № 10 (53). С. 15–22. DOI: 10.26898/0370-8799-2023-10-2.Lugovtsova S.Yu., Stupko V.Yu., Neshumaeva N.A. Effect of culture filtrates of Fusarium fungi on oat callus cultures. Sibirskii vestnik sel’skokhozyaistvennoi nauki = Siberian Herald of Agricultural Science, 2023, no. 10 (53), pp. 15–22. (In Russian). DOI: 10.26898/0370-8799-2023-10-2.Баймухаметова Э.А., Кулуев Б.Р. Потемнение растительных тканей при культивировании in vitro и способы его предотвращения // Биотехнология. 2020. Т. 36. Вып. 2. C. 26–42. DOI: 10.21519/0234-2758-2020-36-2-26-42.Baimukhametova E.A., Kuluev B.R. Darkening of plant tissues during in vitro cultivation and methods for its prevention. Biotechnology, 2020, vol. 36, iss. 2, pp. 26–42. (In Russian) DOI: 10.21519/0234-2758-2020-36-2-26-42.Shaunak I., Sharma R., Sharma P., Gupta M., Bhardwaj R.K. Developing resistance against soil-borne Fusarium pathogen causing tomato wilt through in vitro cell line selection // Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2023. Vol. 153. P. 91–104. DOI: 10.1007/s11240-023-02446-1.Shaunak I., Sharma R., Sharma P., Gupta M., Bhardwaj R.K. Developing resistance against soil-borne Fusarium pathogen causing tomato wilt through in vitro cell line selection. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2023, vol.153, pp. 91–104. DOI: 10.1007/s11240-023-02446-1.Katanić Z., Mlinarić S., Katanić N., Ćosić J., Španić V. Photosynthetic efficiency in flag leaves and ears of winter wheat during Fusarium head blight infection // Agronomy. 2021. Vol. 11. Is. 12. P. 2415. DOI: 10.3390/agronomy11122415.Katanić Z., Mlinarić S., Katanić N., Ćosić J., Španić V. Photosynthetic efficiency in flag leaves and ears of winter wheat during Fusarium head blight infection. Agronomy, 2021, vol. 11, iss. 12, p. 2415. DOI: 10.3390/agronomy11122415.Aucique-Pérez Carlos E., Ramos R. Chlorophyll a Fluorescence: A method of biotic stress detection. In book: Challenges in plant disease detection and recent advancements; Bahadur, A., Ed.; IntechOpen: London, UK, 2024. DOI: 10.5772/intechopen.1004830.Aucique-Pérez Carlos E., Ramos R. Chlorophyll a Fluorescence: A method of biotic stress detection. In book: Challenges in plant disease detection and recent advancements; Bahadur A., Ed.; IntechOpen: London, UK, 2024. DOI: 10.5772/intechopen.1004830.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.