Progress in Plant Protection

Resistance to Fusarium head blight [Fusarium culmorum (W.G. Sm.) Sacc.] of winter wheat lines generated from crosses between winter type cultivars and resistant spring wheat Sumai 3
Podatność na fuzariozę kłosów [Fusarium culmorum (W.G. Sm.) Sacc.] linii pszenicy ozimej uzyskanych z krzyżowania odmian ozimych z odporną pszenicą jarą Sumai 3

Tomasz Góral, e-mail: t.goral@ihar.edu.pl

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie, Polska

Halina Wiśniewska, e-mail: hwis@igr.poznan.pl

Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań, Polska

Dorota Walentyn-Góral, e-mail: d.walentyn-goral@ihar.edu.pl

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie, Polska

Magdalena Radecka-Janusik, e-mail: m.radecka-janusik@ihar.edu.pl

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie, Polska

Paweł Czembor, e-mail: p.czembor@ihar.edu.pl

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie, Polska
Streszczenie

Resistance to Fusarium head blight [Fusarium culmorum (W.G. Sm.) Sacc.] of 52 winter wheat lines was evaluated. The lines were obtained from crosses between three cultivars of winter wheat and resistant spring wheat cultivar Sumai 3. The presence of Fhb1 gene was confirmed in 56% of lines using the close linked UMN10 marker. The lines showed a very high resistance of type II (for Fusarium spread within the head), while type I resistance (for initial infection) varied. All lines revealed high or very high resistance to Fusarium head blight after inoculation in field experiments. The lines with Fhb1 gene had on average higher resistance, greater plant height and lower grain yield. However, the lines with very high resistance, average height plants and high yields of grain were identified in both groups as well.


Badano odporność na fuzariozę kłosów 52 linii pszenicy ozimej uzyskanych z krzyżowań trzech odmian pszenicy ozimej z odmianą odporną pszenicy jarej Sumai 3. Obecność genu Fhb1 stwierdzono u 56% badanych linii wykorzystując blisko sprzężony marker UMN10. Linie miały bardzo wysoką odporność typu II (na rozprzestrzenianie się Fusarium w kłosie), natomiast wystąpiło zróżnicowanie odporności typu I (na infekcję pierwotną). Wszystkie badane linie wykazały niską lub bardzo niską podatność na fuzariozę kłosów w infekcyjnych doświadczeniach polowych. Linie z genem Fhb1 miały średnio wyższą odporność, większą wysokość roślin oraz niższy plon ziarna. W obu grupach linii zidentyfikowano jednakże formy o bardzo wysokiej odporności, średniej wysokości roślin oraz wysokim plonie ziarna.


Słowa kluczowe
winter wheat; Fusarium head blight; Fhb1; resistance; pszenica ozima; fuzarioza kłosów; odporność 
Referencje

Anderson J.A., Chao S., Liu S. 2007. Molecular breeding using a major QTL for Fusarium head blight resistance in wheat. Crop Science 47: S112–S119.

Anderson J.A., Wiersma J.J., Linkert G.L., Reynolds S., Kolmer J.A., Jin Y., Dill-Macky R., Hareland G.A. 2015. Registration of `Rollag’ spring wheat. Journal of Plant Registrations 9 (2): 201–207.

Bai G.H., Shaner G., Ohm H. 2000. Inheritance of resistance to Fusarium graminearum in wheat. Theoretical and Applied Genetics 100: 1–8.

Bottalico A., Perrone G. 2002. Toxigenic Fusarium species and mycotoxins associated with head blight in small-grain cereals in Europe. European Journal of Plant Pathology 108: 611–624.

Boutigny A.-L., Richard-Forget F., Barreau C. 2008. Natural mechanisms for cereal resistance to the accumulation of Fusarium trichothecenes. European Journal of Plant Pathology 121: 411–423.

Buerstmayr H., Ban T., Anderson J.A. 2009. QTL mapping and marker-assisted selection for Fusarium head blight resistance in wheat: A review. Plant Breeding 128: 1–26.

Buerstmayr H., Lemmens M., Berlakovich S., Ruckenbauer P. 1999. Combining ability of resistance to head blight caused by Fusarium culmorum (W.G. Smith) in the F1 of a seven parent diallel of winter wheat (Triticum aestivum L.). Euphytica 110: 199–206.

Buerstmayr H., Lemmens M., Hartl L., Doldi L., Steiner B., Stierschneider M., Ruckenbauer P. 2002. Molecular mapping of QTLs for Fusarium head blight resistance in spring wheat. I. Resistance to fungal spread (type II resistance). Theoretical and Applied Genetics 104: 84–91.

Buerstmayr H., Lemmens M., Schmolke M., Zimmermann G., Hartl L., Mascher F., Trottet M., Gosman N.E., Nicholson P. 2008. Multi-environment evaluation of level and stability of FHB resistance among parental lines and selected offspring derived from several European winter wheat mapping populations. Plant Breeding 127: 325–332.

Clark A.J., Sarti-Dvorjak D., Brown-Guedira G., Dong Y., Baik B., Van Sanford D.A. 2016. Identifying rare FHB-resistant segregants in intransigent backcross and F2 winter wheat populations. Frontiers in Microbiology 7: 1–14.

Czembor P.C., Sejbuk K., Kleszcz R. 2014. Evaluation of a partially-automated magnetic bead-based method for DNA extraction for wheat and barley MAS. Cereal Research Communications 42: 27–37.

Czembor P.C., Słowacki P. 2014. Marker assisted backcrossing for Fusarium head blight resistance and high grain protein content in winter wheat. p. 251. Cereals for Food, Feed and Fuel – Challenge for Global Improvement; Joint EUCARPIA Cereal Section & I•T•M•I Conference. Germany, Wernigerode, 29.06–04.07.2014, 359 pp.

Foroud N.A., Eudes F. 2009. Trichothecenes in cereal grains. International Journal of Molecular Sciences 10: 147–173.

Góral T., Walentyn-Góral D., Wiśniewska H. 2015a. Odporność typu I i II pszenicy i pszenżyta na fuzariozę kłosów. [Fusarium head blight resistance of types I and II in wheat and triticale]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 277: 33–45.

Góral T., Ochodzki P., Walentyn-Góral D., Belter J., Majka M., Kwiatek M., Wiśniewska H., Bogacki J., Drzazga T., Ługowska B., Matysik P., Witkowski E., Rubrycki K., Woźna-Pawlak U. 2015b. Odporność genotypów pszenicy ozimej na fuzariozę kłosów i akumulację toksyn fuzaryjnych w ziarnie scharakteryzowana za pomocą różnych typów odporności. [Resistance of winter wheat lines to Fusarium head blight and Fusarium toxins accumulation characterized using different types of resistance]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 276: 19–37.

Jin F., Zhang D., Bockus W., Baenziger P.S., Carver B., Bai G. 2013. Fusarium head blight resistance in U.S. winter wheat cultivars and elite breeding lines. Crop Science 53: 2006–2013.

Kluger B., Bueschl C., Lemmens M., Michlmayr H., Malachova A., Koutnik A., Maloku I., Berthiller F., Adam G., Krska R., Schuhmacher R. 2015. Biotransformation of the mycotoxin deoxynivalenol in Fusarium resistant and susceptible near isogenic wheat lines. PloS ONE 10: e0119656.

Kollers S., Rodemann B., Ling J., Korzun V., Ebmeyer E., Argillier O., Hinze M., Plieske J., Kulosa D., Ganal M.W., Röder M.S. 2013. Whole genome association mapping of Fusarium head blight resistance in European winter wheat (Triticum aestivum L.). PloS ONE 8: e57500.

Kosaka A., Manickavelu A., Kajihara D., Nakagawa H., Ban T. 2015. Altered gene expression profiles of wheat genotypes against Fusarium head blight. Toxins 7: 604–620.

Kubo K., Fujita M., Kawada N., Nakajima T., Nakamura K., Maejima H., Ushiyama T., Hatta K., Matsunaka H. 2013. Minor differences in anther extrusion affect resistance to Fusarium head blight in wheat. Journal of Phytopathology 161: 308–314.

Kubo K., Kawada N., Fujita M., Hatta K., Oda S., Nakajima T. 2010. Effect of cleistogamy on Fusarium head blight resistance in wheat. Breeding Science 60: 405–411.

Lemmens M., Scholz U., Berthiller F., Dall’Asta C., Koutnik A., Schuhmacher R., Adam G., Buerstmayr H., Mesterházy A., Krska R., Ruckenbauer P. 2005. The ability to detoxify the mycotoxin deoxynivalenol colocalizes with a major quantitative trait locus for Fusarium head blight resistance in wheat. Molecular Plant-Microbe Interactions 18: 1318–1324.

Liu S.X., Pumphrey M.O., Gill B.S., Trick H.N., Zhang J.X., Dolezel J., Chalhoub B., Anderson J.A. 2008. Toward positional cloning of Fhb1, a major QTL for Fusarium head blight resistance in wheat. Cereal Research Communications 36: 195–201.

Lu Q., Lillemo M., Skinnes H., He X., Shi J., Ji F., Dong Y., Bjørnstad A. 2013. Anther extrusion and plant height are associated with Type I resistance to Fusarium head blight in bread wheat line „Shanghai-3/Catbird”. Theoretical and Applied Genetics 126: 317–334.

Mesterházy Á. 1995. Types and components of resistance to Fusarium head blight of wheat. Plant Breeding 114: 377–386.

Mesterhazy A., Bartok T., Mirocha C.G., Komoroczy R. 1999. Nature of wheat resistance to Fusarium head blight and the role of deoxynivalenol for breeding. Plant Breeding 118: 97–110.

Mesterházy A., Tóth B., Bartók T., Varga M. 2008. Breeding strategies against FHB in winter wheat and their relation to type I resistance. Cereal Research Communications 36: 37–43.

Miedaner T., Würschum T., Maurer H.P., Korzun V., Ebmeyer E., Reif J.C. 2011. Association mapping for Fusarium head blight resistance in European soft winter wheat. Molecular Breeding 28: 647–655.

Schroeder H.W., Christensen J.J. 1963. Factors affecting resistance of wheat to scab caused by Gibberella zeae. Phytopathology 53: 831–838.

Skinnes H., Semagn K., Tarkegne Y., Marøy A.G., Bjørnstad Å. 2010. The inheritance of anther extrusion in hexaploid wheat and its relationship to Fusarium head blight resistance and deoxynivalenol content. Plant Breeding 129: 149–155.

Snijders C.H.A. 2004. Resistance in wheat to Fusarium infection and trichothecene formation. Toxicology Letters 153: 37–46.

Van Sanford D.A., Clark A.J., Hershman D., Brown-Guedira G.L., Cowger C., Dong Y., Baik B.-K. 2016. Registration of „Pembroke 2014” soft red winter wheat. Journal of Plant Registrations 10: 41–46.

Progress in Plant Protection (2016) 56: 285-295
Data pierwszej publikacji on-line: 2016-07-20 14:00:01
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2016-047
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy