Progress in Plant Protection

Pyramiding winter wheat resistance genes (Pm21 + Pm34) of powdery mildew of cereals and grasses (Blumeria graminis f. sp. tritici)

Piramidowanie genów odporności (Pm21 + Pm34) pszenicy ozimej na mączniaka prawdziwego zbóż i traw (Blumeria graminis f. sp. tritici)

Aleksandra Pietrusińska, e-mail: a.pietrusinska@ihar.edu.pl

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

Jerzy H. Czembor, e-mail: j.h.czembor@ihar.edu.pl

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

The aim of presented study was pyramiding of two resistance genes (Pm21 + Pm34) of winter wheat powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. tritici) in a one genotype. Resistance genes were introduced into two wheat cultivars: Nadobna and Bogatka, both presenting high economic value, however, susceptible to population Blumeria graminis f. sp. tritici. The wheat translocation line 6VS/6AL Yangmai 5, which carries the Pm21 gene and line NC97BGTD7, which carries the Pm34 gene, were used as the donors of resistance to powdery mildew. It was found that the molecular markers which were used in foreground selection: NAU/xibao, Xbarc177 and Xbarc144, can be effectively and commonly used in breeding programs with combination of traditional method, whose purpose is to search for sources of resistance to wheat powdery mildew of cereals and grasses. The marker selection and pathology test allowed obtaining lines that were resistant to B. graminis f. sp. tritici.


Celem badań było wprowadzenie do jednego genotypu (spiramidowanie) dwóch efektywnych genów odporności pszenicy ozimej na mączniaka prawdziwego zbóż i traw (Blumeria graminis f. sp. tritici): Pm21 oraz Pm34. Geny odporności wprowadzano do odmian pszenicy: Nadobna oraz Bogatka, o wysokiej wartości gospodarczej, jednak podatne na populację B. graminis f. sp. tritici. Donorami genów odporności były translokacyjna linia 6VS/6AL Yangmai 5 z dominującym genem odporności Pm21 oraz linia NC97BGTD7, z genem Pm34. Stwierdzono, że markery DNA (deoxyribonucleic acid) (marker NAU/xibao oraz markery mikrosatelitarne Xbarc177 oraz Xbarc144) w sposób efektywny mogą być wykorzystywane w programach hodowlanych opartych na selekcji metodami tradycyjnymi, których celem jest poszukiwanie źródeł odporności pszenicy ozimej na mączniaka prawdziwego zbóż i traw. Selekcja molekularna oraz fitopatologiczna umożliwiła wyprowadzenie linii odpornych na B. graminis f. sp. tritici.


Słowa kluczowe
powdery mildew on cereals and grasses; winter wheat; molecular markers; resistance genes pyramid; Pm21 + Pm34; mączniak prawdziwy zbóż i traw; pszenica ozima; markery molekularne; piramidy genowe
Referencje

Cao A.Z., Wang X.E., Chen Y.P., Zou X.W., Chen P.D. 2006. A sequence-specific PCR marker linked with Pm21 distinguishes chromosomes 6AS, 6BS, 6DS of Triticum aestivum and 6VS of Haynaldia villosa. Plant Breeding 125: 201–205.

Czembor H.J. 2008. Odporność na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f. sp. hordei) odmian jęczmienia jarego włączonych do badań rejestrowych w Polsce w latach 2004–2006. [Resistance to powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. hordei) in barley cultivars included in 2004–2006 in registration trials in Poland]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 248: 33–42.

Elkot A.F.A., Chhuneja P., Kaur S., Saluja M., Keller B., Singh K. 2015. Marker Assisted Transfer of two powdery mildew resistance genes PmTb7A.1 and PmTb7A.2 from Triticum boeoticum (Boiss.) to Triticum aestivum (L.). PLoS One 10 (6): e128297.

Higgins C.M., Hall R.M., Campbell R.P., Dietzgen R.G. 2000. PCR rescue and analysis of transgene sequences directly from crude extracts of transgenic embryos and plants. Plant Molecular Biology Reporter 18: 285a–285g.

http://doradca-rolniczy.pl/maczniak-prawdziwy-zboz/ [dostęp: 15.06.2016].

Hysing S.C., Merker A., Liljeroth E., Koebner R.M.D., Zeller F.J., Hsam S.L.K. 2007. Powdery mildew resistance in 155 Nordic bread wheat cultivars and landraces. Hereditas 144: 102–119.

Jańczak C., Pawlak A. 2006. Występowanie i szkodliwość mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis) w pszenicy ozimej w latach 2003–2005. [An occurrence and harmfulness of powdery mildew (Blumeria graminis) on winter wheat in the years 2003–2005]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 46 (2): 538–542.

Kochman J., Węgorek W. 1997. Ochrona roślin. Choroby infekcyjne. Wyd. V. Plantpress, Kraków: 445–447.

Kowalczyk K., Hsam S.L.K., Zeller F.J. 1998. Identification of powdery mildew resistance genes in common wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.). XI. Cultivars grown in Poland. Journal of Applied Genetics 39 (3): 225–236.

Liu J., Liu D., Tao W., Li W., Wang S., Chen P., Cheng S., Gao D. 2000. Molecular marker -facilitated pyramiding of different genes for powdery mildew resistance in wheat. Plant Breeding 119: 21–24.

Miranda L.M., Murphy J.P., Leath S., Marshall D. 2006. Pm34: a new powdery mildew resistance gene transferred from Aegilops tauschii Coss. to common wheat (Triticum aestivum L.). Theoretical and Applied Genetics 113: 1497–1504.

Pietrusińska A. 2009. Wprowadzenie do pszenicy ozimej genów odporności Lr41 na rdzę brunatną (Puccinia recondita f. sp. tritici) i genu odporności Pm21 na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f. sp. tritici). Rozprawa doktorska. Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy. Przegląd literatury: 11–25.

Pietrusińska A. 2010. Wykorzystanie markerów molekularnych do wprowadzania genów odporności na rdzę brunatną (Puccinia recondita f. sp. tritici) i mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f. sp. tritici) do pszenicy ozimej. [The use of molecular markers for introduction of leaf rust (Puccinia recondita f. sp. tritici) and powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. tritici) resistance genes in winter wheat (Triticum aestivum)]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 256: 31–54.

Pietrusińska A., Czembor J.H. 2014. Struktura wirulencji populacji Blumeria graminis f. sp. tritici występującej na terenie Polski w latach 2012–2013. [Virulence structure of the Blumeria graminis f. sp. tritici population occurring in Poland across 2012–2013]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 274: 15–25.

Pietrusińska A., Czembor J.H. 2015. Piramidyzacja genów - narzędzie powszechne używane w programach hodowlanych pszenicy. [Gene pyramiding - a tool commonly used in breeding programs breeding programs]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 278: 3–16.

Pietrusińska A., Czembor J.H., Czembor P.Cz. 2011. Pyramiding of two resistance genes for leaf rust and powdery mildew resistance in common wheat. Cereal Research Communications 39 (4): 577–588.

Pietrusińska A., Czembor P.Cz., Czembor J.H. 2013. Lr39 + Pm21, as a new effective combination of resistance genes for leaf rust and powdery mildew. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding 49: 109–115.

Qi L., Cao M., Chen P., Li W., Liu D. 1996. Identification, mapping, and application of polymorphic DNA associated with resistance gene Pm21 of wheat. Genome 39: 191–197.

Tratwal A., Jakubowska M. 2004. Ocena przydatności systemów wspomagania decyzji o ochronie pszenicy ozimej przed mączniakiem prawdziwym na terenie Wielkopolski. [Evaluation of decision support systems usefulness in winter wheat chemical control of powdery mildew in Wielkopolska region]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 44 (2): 1169–1172.

Progress in Plant Protection (2017) 57: 41-46
Data pierwszej publikacji on-line: 2017-02-17 14:11:42
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2017-006
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy