Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проведены исследования устойчивости к стеблевой ржавчине видов злаков, сортов и линий яровой мягкой пшеницы с известными и неидентифицированны-ми генами, сортов с пирамидами Sr-генов и гибридов различных поколений на основе Triticum timopheevii × T. durum. В полевых условиях в лесостепной зоне юга Западной Сибири (г. Омск) была оценена устойчивость образцов и сортов видов-нехозяев: озимой ржи Se-cale cereale, Thinopyrum ponticum, T. timopheevii, T. araraticum, T. monococcum, Aegilops speltoides. Были оценены сорта и линии яровой мягкой пшеницы с из-вестными (Sr2, Sr24, Sr25, Sr31, Sr35, Sr36, Sr37, Sr39, Sr40) и неидентифици-рованными генами из коллекции ВИР (41 шт.) и генами Th. ponticum. В период исследований был создан материал на основе межвидовых гибридов T. durum × T. timopheevii. В лабораторных условиях была проведена оценка устойчивости на стадии проростков с использованием популяции Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt) и моноспоровых изолятов. Механизмы устойчивости к стеблевой ржавчине исследовали с помощью цитологических методов на видах-нехозяевах и образцах с генами Sr24, Sr25, Sr31, Sr35, Sr36, Sr37, Sr40. В ходе работы изучали развитие структур гриба и проявление реакции сверхчувствительности (СВЧ), накопление активных форм кислорода (АФК), синтез каллозы и лигнина. Для исследования конкуренции между биотрофными патогенами были проведены эксперименты по совместно-му заражению пшеницы инокулюмом Pgt и P. triticina. Полевые эксперименты были проведены в лесостепной зоне юга Западной Сибири (г. Омск) в 2022 г. Погодные условия были засушливыми и жаркими в течение большей части сезона. Симптомы болезни проявились на яровых сор-тах пшеницы в фазе молочно-восковой спелости, поражение не превышало 10 %. Озимые cорта ржи были иммунны к стеблевой ржавчине на стадиях про-ростков и кущения (осень 2021 г.), а летом 2022 г. созрели до проявления ржав-чины. Образцы Th. ponticum и T. monococcum Аegilops speltoides были иммунны на всех стадиях развития. Образцы T. araraticum на стадии проростков показали смешанную реакцию (балл 1, 2, 3), а в полевых условиях погибли до созрева-ния. Образцы T. timopheevii были иммунны к ржавчине на стадии взрослых рас-тений, а на стадии проростков показали смешанную реакцию. Сорта с генами Sr24, Sr25, Sr31, Sr35, Sr36, Sr37, Sr39, Sr40 не были поражены в поле и были устойчивы на стадии проростков. В исследования были включены 41 сорт и ли-ния с неидентифицированными генами редких видов родов Triticum и Aegilops, из них иммунитет на всех стадиях развития показали 10 образцов. Среди линий с материалом Th. ponticum иммунными были 16 штук. Механизмы устойчивости к стеблевой ржавчине были изучены на наборе образцов видов-нехозяев, интрогрессивных сортов с известными генами, гибри-дов разных поколений между T. timopheevii ×T. durum . На всех сортах ржи бы-ли нарушены прорастание спор Pgt и ориентация ростковых трубок к устьицам, а также подавлено образование аппрессориев, необходимых для проникновения в ткани. Сорт озимой ржи Petkus (донор гена Sr31) в сильной степени подавлял формирование аппрессориев. На иммунных образцах с геном Sr31 в меньшей степени было подавлено формирование аппрессориев, но гриб отмирал в ре-зультате генерации АФК замыкающими клетками устьиц. На образцах Th. ponti-cum, Ae. speltoides и сортах с генами Sr24, Sr25, Sr26, Sr39 проявлялись сход-ные защитные механизмы. На устойчивых образцах T. timopheevii и сортах с ге-нами Sr35, Sr36, Sr37, Sr40 перечисленные механизмы проявлялись слабее. Па-тоген был способен проникать в ткани некоторых образцов T. timopheevii и формировать колонии, в зоне которых отмечена реакция СВЧ, накопление АФК, синтез каллозы и лигнина. При развитии Pgt на поверхности сортов Элемент 22 (Sr31+Sr35) и Омская 37 (Sr31+Sr25) отмечены общие закономерности в виде значительного подавле-ния образования аппрессориев и нарушения ориентации ростковых трубок, что сходно с действием отдельных генов Sr25, Sr31, Sr35 в сортах. На сорте Омская 37 гриб погибал на стадиях аппрессориев в результате генерации АФК. У сорта Элемент 22 этот защитный механизм был значительно подавлен, в результате развивались небольшие колонии с проявлением реакции СВЧ. На сорте Fleming преимущественно проявлялось подавление образования аппрессориев и их от-мирание на устьицах. На сорте Cris с комбинацией пшеничных генов подавление поверхностных структур было выражено слабо, а в тканях проявлялась реакция СВЧ. Взаимодействие Pgt с гибридами между T. timopheevii c T. durum было изучено на шести комбинациях (на основе прямых и реципрокных скрещиваний T. timopheevii и T. durum и после беккросса на твердую пшеницу). На одном об-разце установлено подавление формирования аппрессориев и их гибель на устьицах в результате накопления АФК. На остальных образцах основная часть аппрессориев погибала на устьицах, но в 10-15% случаев образовывались мик-роколонии, отмиравшие без проявления СВЧ. В их зоне накапливалась перекись водорода рядом с гифами и гаусториями и отложения каллозы и лигнина на кле-точных стенках. В связи с усилением развития стеблевой ржавчины пшеницы наметилась тенденция депрессии популяции возбудителя бурой ржавчины P. triticina. Было проведено изучение взаимодействия Pgt и P. triticina при совместном заражении. Установлено взаимное отрицательное влияние патогенов на развитие колоний и пустул, наиболее выраженное при предварительном инфицировании за 2 и 4 су-ток. Предварительное заражение растений Pgt оказывало сильное депрессирую-щее влияние на развитие пустул P. triticina (в 7 – 15 раз), а заражение P. triticina оказывало меньшее отрицательное воздействие на развитие пустул Pgt (в 1,08 – 1,21). Таким образом, Pgt способен обеспечить подавление популяции конкури-рующего ржавчинного гриба P. triticina в агроценозах.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Продолжены исследования устойчивости к Pgt набора видов злаков, набора интрогрессивных сортов, линий T. aestivum L. в Западной Сибири. Высеяны 13 яровых образцов видов T. timopheevii (T.t.), T. monococcum, Ae. speltoides; сорта и линии с известными генами (Sr2 Sr24, Sr25, Sr31, Sr35, Sr36, Sr37, Sr38, Sr39, Sr40); сорта с неидентифицированными генами из коллекции ВИР (20 шт.); интрогрессивные линии с генетическим материалом Th. ponticum (27 шт.), гибриды между T. durum и T. t. (F2, B1C1). Были использованы 4 многолетние образца Th. ponticum. В условиях жесткой засухи поражение образцов стеблевой ржавчины не отмечено. Были собраны образцы спор Pgt для лабораторных исследований. Была оценена устойчивость образцов к популяции Pgt 2023 г. Оценку действия генов Sr2 и Sr38 проводили на проростка и взрослых растениях. На стадии проростков Secale cereale, Th. ponticum, T. monococcum, Аe. speltoides проявили иммунитет при заражении популяцией Pgt (0, ;). Образцы T.t. показали иммунитет или высокую устойчивость (0-2+), за исключением образца к-46956 (3+). Среди образцов с Sr-генами иммунитет проявили растения с Sr9a, Sr24, Sr25, Sr26, Sr31 (кроме Bacanora), Sr38, Sr39, Sr40. Образцы с генами Sr35, Sr36, Sr37 были устойчивы (;1, 1). Среди образцов с неидентифицированныи генами иммунитет показали Лютесценс 393ае9-1, Wb. 59484, Wb. 58633, Allard 52-1-1-17-1, ВФТ-3, Gowritz, Гартус 598, Livanjka, АНК-37 (А-С), АНК-9 (А-Е), АНК-40, ИТ-3, ИТ-15, Од 26-89, Од 35-1, Од 278-89, San Marino, Fenotipo 3, Yektay 406. Остальные образцы проявили устойчивость к Pgt. Среди интрогрессивных линий с генами Th. ponticum 25 были иммунны, а 2 - устойчивы к болезни (реакция 1, 2-). Для выявления эффективных защитных механизмов от Pgt были проведены цитофизиологические исследования. Для изучения механизмов устойчивости использованы образцы T.t., гибриды F2 T. durum х T.t. и полученные на их основе бекроссные растения (В1), инрогрессивные линии с генетическим материалом Ae. speltoides, Ae. biuncialis, Th. ponticum. Образцы T.t. представлены популяциями растений различающимися по реакции на Pgt. Образец к-30922 проявил иммунитет (;). Устойчивые образцы состояли из смеси иммунных и устойчивых растений (0, ;1), в остальных образцах были выявлены растения с устойчивой и восприимчивой реакцией (;1-2, 3+). Для цитологических исследований использованы устойчивые образцы (к-30920, к-30922, к-35915, к-35916) и восприимчивый к-46956. На отдельных растениях устойчивых образцов формирование аппрессориев было существенно подавлено. Основная часть Ап. патогена (73-95%) оставалась на устьицах восприимчивого сорта пшеницы и растений T.t. без попыток проникновения и погибала через 2-3 сут п/ин. В Ап. на устьицах не отмечено накопления супероксид-аниона (О2). На иммунных растениях патоген погибал после внедрения в устьица на стадии ПУВ или мелких колоний без гаусторий или с 1-2 гаусториями без реакции СВЧ. На устойчивых растениях формиро-вались мелкие пустулы, в их зоне накапливалась Н2О2 и происходило отмирание клеток хозяина к моменту спороношения. Отмершие клетки проявляли яркую автофлуоресценцию, характерную для глубоко деградированных клеток. Полученные результаты свидетельствуют о том, что отмирание патогена в тканях T.t. происходило преимущественно без проявления активных защитных реакций до спороношения. Гибель Pgt была связана с нарушением стимуляции развития инфекционных структур и гибелью от голодания. Накопление Н2О2 в зоне пустул могло быть было индуцировано продуктами разложения ранее погибших структур гриба. На гибридах с участием T.t. были выявлены защитные механизмы, аналогичные родительскому виду: остановка развития аппрессориев на устьицах, гибель колоний от голодания в связи с нарушением формирования гаусторий, но без реакции СВЧ. Выявлен дополнительный защитный механизм в форме генерации О2 замыкающими клетками устьиц при контакте с Ап. Защитные механизмы T.t. изучены на интрогрессивных линиях с ее генами - ИТ-3, ИТ-6, TcLr18. На ИТ-6 и ИТ-3 было подавлено образование Ап. в 1,3-2,7 раза. Взаимодействием Pgt с линией ИТ-3 было аналогично тому, что наблюдалось в комбинациях с иммунными растениями T.t. На линии ИТ-6 патоген проникал в 30% устьиц и формировал большое количество колони, колонии и пустулы развивались неравномерно, что коррелировало с числом гаусторий. На линии ТсLr18 более 2/3 инокулюма погибало на стадии ПУВ или мелких колоний без реакции СВЧ. В зоне единичных пустул накапливалась H2O2 в клетках растений. Клетки растений отмирали и проявляли автофлуоресценцию, сходную наблюдаемой в устойчивых растениях T.t. Цитологические исследования показали, что на линиях с генами Ae. speltoides (линии Од и АНК-39Е), и Ae. biuncialis (АНК-40) развитие патогена на поверхности листьев не отличалось от контроля, но значительная доля инокулюма останавливались на стадии ПУВ. На линии Од 35/1 происходила остановка на стадии микроскопических колоний с малым числом гаусторий без реакции СВЧ, в остальных случаях развивались микроскопические пустулы. В линиях Од 278/89, АНК-39Е и АНК-40 отмирала большая доля мелких колоний по сравнению с Од 35/1. Отмирание клеток растений вокруг пустул происходило на этапе спороношения, в клетках накапливалась H2O2, цито-плазма проявляла яркую зеленую автофлуоресценцию. Защитные реакции растений в линиях с генетическим материалом рода Aegilops были сходны. На линии Тр-123/2019 подавлено образование Ап. и внедрение в устьица. В Ап. накапливался О2. В большинстве случаев гриб останавливался на стадиях Ап. или ПУВ. На линиях Тр-124/2019, Тр-131/2019 основная доля инокулюма погибала на стадии ПУВ или абортивных колоний. Эффект гена возрастной устойчивости Sr2 был изучен на сорте Arthur проростках и взрослых растениях. На проростках сорта Arthur, по сравнению с восприимчивым сортом, было подавлено образование Ап. (в 1,3 раза), усилилась гибель Ап. на устьицах и мелких колоний. На взрослых растениях эти эффекты усилились, количество пустул снизилось двукратно. На сорте Arthur не обнаружена генерация АФК на ранних этапах патогенеза. Колонии с малым числом гаусторий отмирали через 3-5 суток п/ин без реакции СВЧ. После этого на гифах и гаусториях гриба выявлено накопление H2O2. На стадии споро-ношения отмечено накопление H2O2 в зоне пустул и отмирание клеток растений. Усиления активных защитных реакций с возрастом растений не установлено. Изучено взаимодействие Pgt с линией сорта Thatcher, с транслокацией от Ae. ventricosa с возрастным геном Lr37 (Lr37/ Sr38/Yr17). Ген Sr38 обеспечивал защитные реакции, сходные с эфектом Sr2. Значение NO изучали на примере растений обработанных нитропруссидом (индуктором образования NO) или Na2WO4 (ингибитор). Изучение роли АФК проводились с помощью янтарной кислоты (ЯК) - физиологического миметика СК. ЯК, нитропруссид, вольфрамат натрия не влияли на развитие поверхностных структур Pgt до внедрении в устьица. Предобработка ЯК линии ТсLr/Sr25 приводила к усилению генерации АФК и гибели Pgt на этапе внедрения в устьица, ускорению отмирания колоний и реакции СВЧ. Обработка индуктором генерации NO преимущественно приводила к расширению зоны реакции СВЧ. Реакции растений различались в комбинациях с разными изолятами. NO и АФК совместно участвуют в развитии защитных реакций линии TcLr19/Sr25, однако АФК оказывали более сильное влияние на авирулентные изоляты Pgt при внедрении в устьица и развитии в тканях пшеницы. Изучение конкуренции Pgt и P.triticina (P.tr.) проведено на устойчивом сорте Chris. Совместном заражение патогенами тип реакции не изменяло, но сокращалось число пустул, у P.tr. Предварительная и одновременная инокуляция Pgt оказывала отрицательное влияние на спороношение P. tr. Поздняя инокуляции Pgt влияние на развитие P. tr. было не оказывало. При предварительном и одновременном заражении P. tr. существенного влияния на размеры пустул Pgt не обнаружено. На Chris Ап. Pgt в 50% случаев погибали в результате накопления О2 при контакте с устьицами. При совместном заражении улучшалось развитие инфекционных структур Pgt на поверхности (на 15-25%), но увеличивалась доля абортивных колоний.