Влияние фильтрата культуральной жидкости Fusarium sporotrichioides на каллусную культуру пшеницы

Культивирование каллусов на средах с фильтратами культуральной жидкости (ФКЖ) грибов рода Fusarium применяется в селекции на устойчивость к данным патогенам у различных видов растений. Ключевым этапом работы является определение реакции культуры тканей растения на различные концентрации (20 и 40 %) ФКЖ. Проведена оценка динамики параметров роста и развития каллусной культуры (КК) яровой мягкой пшеницы сорта Красноярская 12 при имитации поражения Fusarium sporotrichioides при длительном культивировании (до 119 суток). Каллусогенез индуцировали в культуре зародышей на среде Мурасиге-Скуга (МС) с 2,4-Д (1 и 4 мг/л для незрелых и зрелых зародышей соответственно). Каллусы затем помещали на среды с теми же концентрациями 2,4-Д с добавлением ФКЖ (20 и 40 %) и контрольную среду МС без селективного агента. Реакция КК на ФКЖ была заметна уже к 14-му дню культивирования. Признаки некроза отмечали у 10–15 % образцов на средах с ФКЖ. Доля каллусов с хлорофиллсодержащими областями (ХСО) на этом сроке была вдвое меньше на средах с ФКЖ в сравнении с МС. К 28-му дню доля каллусов с ХСО на среде с 20 % ФКЖ отличалась в меньшую сторону от МС в 2-3 раза, 40 % ФКЖ – в 5–7 раз. Размеры каллусов оказались мало информативны в анализе реакции КК на ФКЖ. После 42-го дня на средах с ФКЖ наблюдали возобновление роста КК, замедление некроза, активацию синтеза хлорофилла. На среде МС прогрессировало старение КК, увеличивалась частота некроза каллусов. Аналогичный эксперимент, но включавший пассирование на 14-й день на свежие среды того же состава, не выявил усиления селективного давления. Результаты были либо близки к образцам с непрерывным культивированием (ХСО, некроз), либо превышали их (размер каллусов). Таким образом, использованные уровни ФКЖ обеспечивали отбор устойчивых к токсинам F. sporotrichiodes клеточных линий пшеницы в пределах 28 суток культивирования. Имеется потенциал увеличения селектирующего давления.

1. Костерина Н. А. Анализ современного состояния проблемы фузариоза колоса и зерна пшеницы в Российской Федерации. Аграрный вестник Урала. 2023;23(5):49–60. DOI: https://doi.org/10.32417/1997-4868-2023-234-05-49-60 EDN: LQLAOZ

2. Гагкаева Т. Ю., Гаврилова О. П., Орина А. С., Гогина Н. Н. Чрезвычайная ситуация 2019 г. и болезни зерна в Амурской области. Защита и карантин растений. 2020;(8):19–21. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43459556 EDN: VPTQZH

3. Кремнева О. Ю., Кудинова O. A., Волкова Г. В. Эффективность фунгицида «Фалькон», КЭ против фузариоза колоса пшеницы в условиях Краснодарского края. Современные подходы и методы в защите растений: мат-лы Всеросс. научн.-практ. конф. с международ. участием. Екатеринбург: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2018. С. 29–31. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39109155 EDN: DPEOYO

4. Gagkaeva T., Gavrilova O., Orina A., Lebedin Y., Shanin I., Petukhov P., Eremin S. Analysis of toxigenic Fusarium species associated with wheat grain from three regions of Russia: Volga, Ural, and West Siberia. Toxins. 2019;11(5):252. DOI: https://doi.org/10.3390/toxins11050252

5. Fernando D., Oghenekaro A. O., Tucker J. R., Badea A. Building on a foundation: advances in epidemiology, resistance breeding, and forecasting research for reducing the impact of Fusarium head blight in wheat and barley. Canadian Journal of Plant Pathology. 2021;43(8):495–526. DOI: https://doi.org/10.1080/07060661.2020.1861102

6. Yao J., Ma H., Lu W. Progress on inheritance and breeding for wheat scab resistance in JAAS. Cereal Research Communications. 2008;36:189–191.

7. Луговцова С. Ю., Ступко В. Ю., Нешумаева Н. А. Влияние культуральных фильтратов грибов рода Fusarium на каллусные культуры овса. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2023;53(10):15–22. DOI: https://doi.org/10.26898/0370-8799-2023-10-2 EDN: NAVHBS

8. Eudes F., Badea A., Laroche A., Gaudet D., Graf R., Sadasivaiah S. In vitro selection and molecular markers for early screening of Fusarium head blight resistance wheat. In: Xu Z., Li J., Xue Y., Yang W. (eds) Biotechnology and Sustainable Agriculture 2006 and Beyond. Springer, Dordrecht, 2007. pp. 349–352. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6635-1_56

9. Legge W. G., Tucker J. R., Bizimungu B., Tekauz A., Noll J. S., Fetch Jr. T. G., et al. Norman barley. Canadian Journal of Plant Science. 2011;91(6):1105–1113. DOI: https://doi.org/10.4141/cjps2010-020

10. Legge W. G., Tucker J. R., Bizimungu B., Tekauz A., Fetch Jr. T. G., Haber S., et al. Taylor barley. Canadian Journal of Plant Science. 2013;93(5):969–977. DOI: https://doi.org/10.4141/cjps2013-126

11. Ryabova D., Randhawa H. S., Kathiria P., Jiang F., Spaner D., Hucl P., et al. Development of new wheat varieties resistant to FHB through microspore in vitro selection technology. National Fusarium Head Blight Forum: proceedings. St. Louis MO, United States, 2016. pp. 92.

12. Gosman N., Chandler E., Thomsett M., Draeger R., Nicholson P. Analysis of the relationship between parameters of resistance to Fusarium head blight and in vitro tolerance to deoxynivalenol of the winter wheat cultivar WEK0609. European Journal Plant Pathology. 2005;111(1):57–66. DOI: https://doi.org/10.1007/s10658-004-2733-8

13. Zhang Y. P., Jiang S., Qu S. P., Yang X. M., Wang X. N., Ma L. L., et al. In vitro selection for Fusarium resistant oriental lily mutants using culture filtrate of the fungal agent. Acta Horticulturae. 2014;1027:205–212. DOI: https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2014.1027.22

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;153:91–104. DOI: https://doi.org/10.1007/s11240-023-02446-1

15. Kuanar A., Nayak P. K., Subudhi E., Nayak S. In vitro selection of turmeric somaclone resistant to Fusarium oxysporum f. sp. Zingiberi. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences. 2014;84:1077–1082. DOI: https://doi.org/10.1007/s40011-013-0295-2

16. Тагиманова Д. С., Рашиденова Ж. А., Хапилина О. Н. Скрининг резистентных каллусов гороха (Pisum sativum L.) на селективных средах с культуральным фильтратом Fusarium oxysporum L. Биотехнология. Теория и практика. 2013;(3):55–60. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25612905 EDN: VOMRDH

17. Borras O., Bermudez R. S. The pineapple-Fusarium subglutinans interaction: an early selection system for disease resistance. In Book: Mass screening techniques for selecting crops resistant to disease. FAO/IAEA (eds). Vienna: International Atomic Energy Agency, 2010. pp. 159–172.

18. Терлецкая Н. В., Ступко В. Ю., Искакова А. Б., Зобова Н. В., Гаевский Н. А. Фотоморфогенез эмбриогенных каллусов пшеницы в условиях эдафических стрессов. Известия Уфимского научного центра РАН. 2018;(3-5):43–51. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36293992 EDN: VJYVJJ

19. Yerzhebayeva R. S., Abekova A. M., Bersimbaeva G. H., Konysbekov K. T., Bastaubaeva S. O., Roik N. V., Urazaliev K. R. In Vitro Cell Selection of Sugar Beet for Resistance to Culture Filtrate of the Fungus Fusarium oxysporum. Cytology and Genetics. 2019;53:307–314. DOI: https://doi.org/10.3103/S0095452719040042

20. Баймухаметова Э. А., Кулуев Б. Р. Потемнение растительных тканей при культивировании in vitro и способы его предотвращения. Биотехнология. 2020;36(2):26–42. DOI: https://doi.org/10.21519/0234-2758-2020-36-2-26-42 EDN: ZBGVAO.