Оценка устойчивости овса к корневым гнилям in vitro: опыт применения в селекции

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.

1. Гаврилова 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.