Progress in Plant Protection

Identification of leaf rust (Puccinia triticina) resistance genes Lr 11, Lr 13 and Lr 16 in wheat cultivars with different origins
Identyfikacja genów odporności na rdzę brunatną (Puccinia triticina) Lr11, Lr13 i Lr16 u odmian pszenicy zwyczajnej o zróżnicowanym pochodzeniu

Agnieszka Tomkowiak, e-mail: agatom@up.poznan.pl

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Dojazd 11, 60-632 Poznań, Polska

Danuta Kurasiak-Popowska, e-mail: dkurasiak@wp.pl

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Dojazd 11, 60-632 Poznań, Polska

Dorota Weigt, e-mail: dorota.weigt@up.poznan.pl

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Dojazd 11, 60-632 Poznań, Polska

Janetta Niemann, e-mail: niemann@up.poznan.pl

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Dojazd 11, 60-632 Poznań, Polska

Jerzy Nawracała, e-mail: jnawrac@up.poznan.pl

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Dojazd 11, 60-632 Poznań, Polska
Streszczenie

The effective resistance genes of leaf rust (Puccinia triticina) in Europe that were identified in the experiment, which included 46 wheat cultivars (13 Polish and 33 foreign) are: Lr11, Lr13 and Lr16. DNA isolation was performed using a DNA isolation kit from Genomic Mini AX PLANT plants. Four specific markers were used to determine the presence of Lr genes: Xwmc261 and Xwmc24 for the Lr11 gene, Xgwm630 for the Lr13 gene and Xwmc764 for the Lr16 gene. The analyses of common wheat cultivars for the presence of markers for leaf rust resistance genes Lr11, Lr13 and Lr16, showed their presence in the following 12 tested cultivars (3 Polish and 9 foreign), Opcja, Astoria, Mewa, Bonanza, Janosch, Artist, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Leandrus, Platin and Rotax. Two genes were found in various combinations among 20 cultivars and fourteen cultivars had only one of the identified genes.

 

Skutecznymi genami odporności na rdzę brunatną w Europie, które były identyfikowane u 46 odmian pszenicy w doświadczeniu są: Lr11, Lr13 i Lr16. W skład analizowanych odmian wchodzą: 13 odmian polskich oraz 33 odmiany zagraniczne. Izolację DNA prowadzono wykorzystując zestaw do izolacji DNA z roślin Genomic Mini AX PLANT. W celu stwierdzenia obecności genów Lr w odmianach wykorzystano cztery specyficzne markery: Xwmc261 oraz Xwmc24 dla genu Lr11, Xgwm630 dla genu Lr13 oraz Xwmc764 dla genu Lr16. W trakcie analiz 46 odmian pszenicy zwyczajnej pod kątem obecności markerów dla genów odporności na rdzę brunatną Lr11, Lr13 i Lr16 wykazano, iż 12 testowanych odmian w tym 3 polskie i 9 zagranicznych posiada skumulowane wszystkie analizowane geny, i należą do nich: Opcja, Astoria, Mewa, Bonanza, Janosch, Artist, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Leandrus, Platin i Rotax. Wśród 20 odmian stwierdzono obecność dwóch genów w różnych kombinacjach. Czternaście odmian posiadało tylko jeden z identyfikowanych genów.

Słowa kluczowe
wheat; breeding; resistance; molecular markers; leaf rust; pszenica; hodowla; odporność; markery molekularne; rdza brunatna
Referencje

Chełkowski J., Stępień Ł. 2001. Molecular markers for leaf rust resistance genes in wheat. Journal of Applied Genetics 42 (2): 117–126.

 

Chełkowski J., Stępień Ł., Strzembicka A. 2005. Ocena podatności pszenicy ozimej na rdzę brunatną oraz poszukiwanie źródeł odporności. Acta Agrobotanica 58 (1): 143–152.

 

Darino M.A., Dieguez M.J., Singh D., Ingala L.R., Pergolesi M.F., Park R.F., McIntosh R.A., Sacco F. 2015. Detection and location of Lr11 and other leaf rust resistance genes in the durably resistant wheat cultivar Buck Poncho. Euphytica 206: 35–147. DOI: 10.1007/s10681-015-1486-0.

 

Górny A.G. 2004. Zarys genetyki zbóż. Tom 1. Jęczmień, pszenica i żyto. Wyd. Instytut Genetyki Roślin PAN, Poznań: 181–327.

 

https://wheat.pw.usda.gov/:

 

Krawczyk A. 2015. Rdza żółta i rdza brunatna – groźne choroby zbóż. https://nawozy.eu/wiedza/porady-ekspertow/ [dostęp: 20.03.2018].

 

McCartney C.A., Somers D.J., McCallum B.D., Thomas J., Humphreys D.G., Menzies J.G., Brown P.D. 2005. Microsatellite tagging of the leaf rust resistance gene Lr16 on wheat chromosome 2BS. Molecular Breeding 15 (4): 329–337.

 

McIntosh R.A., Hart G.E., Devos K.M., Rogers W.J. 1998. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Proceedings of the 9th International Wheat Genetics Symposium Vol. 5: 13–72. (A.E. Slinkard, ed.). University Extension Press, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada.

 

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.

 

Roelfs A.P. 1988. Resistance to leaf and stem rusts in wheat. p. 10–22. In: Breeding Strategies for Resistance to the Rusts of Wheat (N.W. Simmonds, S. Rajaram, eds.). CIMMYT, Mexico, D.F.

 

Singh D., Park R.F., McIntosh R.A. 2001. Inheritance of seedling and adult plant resistance to leaf rust of selected Australian spring and English winter wheat varieties. Plant Breeding 120 (6): 503–507. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2001.00663.x.

 

Soliman A.S., Heyne E.G., Johnson C. 1964. Genetic analysis of leaf rust resistance in the eight differential varieties of wheat. Crop Science 4: 246–248.

 

Somers D.J., Isaac P., Edwards K. 2004. A high-density microsatellite consensus map for bread wheat (Triticum aestivum L.). Theoretical Applied Genetics 109 (6): 1105–1114. DOI: 10.1007/s00122-004-1740-7.

 

Tomkowiak A., Kurasiak-Popowska D., Mikołajczyk S., Weigt D., Niemman J., Kiel A., Lisewska A., Nawracała J., Matysik P., Rokicki M., Bocianowski J. 2016. Identyfikacja genu Lr19 warunkującego odporność na rdzę brunatną powodowaną przez Puccinia recondita f. sp. tritici w zagranicznych odmianach pszenicy ozimej Triticum aestivum L. [Identification of brown rust resistance gene Lr19 caused by Puccinia recondita f. sp. tritici in foreign cultivars of winter wheat Triticum aestivum L.]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 56 (3): 318–323. DOI: 10.14199/ppp-2016-051.

 

Tyrka M., Chełkowski J. 2004. Enhancing the resistance of triticale by using genes from wheat and rye. Journal of Applied Genetics 45 (3): 283–295.

 

Winzeler M., Mesterházy A., Park R.F., Bartos P., Csösz M., Goyeau H., Ittu M., Jones E., Löschenberger F., Manninger K., Pasquini M., Richter K., Rubiales D., Schachermayr G., Strzembicka A., Trottet M., Unger O., Vida G., Walther U. 2000. Resistance of European winter wheat germplasm to leaf rust. Agronomie 20 (7): 783–792. DOI: 10.1051/agro:2000175.

 

Woźniak-Strzembicka A. 2003. Wirulencja populacji Puccinia recondita f. sp. tritici w Polsce w latach 1998–2001. [Virulence of Puccinia recondita f. sp. tritici population in Poland in 1998–2001]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 230: 109–117.

Progress in Plant Protection (2018) : 0-0
Data pierwszej publikacji on-line: 2018-07-31 14:10:23
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2018-023
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy