Regional diversity of Russian populations of Puccinia triticina in 2007

Abstract

Four hundred and seventeen single-uredinial isolates of Puccinia triticina collected from wheat in seven regions of Russia in 2007 were tested for virulence with 24 near-isogenic wheat differential lines and molecular variation with six RAPD and one UP-PCR DNA markers. Seventy-nine virulence phenotypes and 71 molecular genotypes were identified. The P. triticina isolates varied for virulence on resistance genes Lr1, Lr2a, Lr2b, Lr2с, Lr3a, Lr3bg, Lr3ka, Lr14a, Lr14b, Lr15, Lr16, Lr17, Lr18, Lr19, Lr20, Lr21, Lr24, Lr26, Lr28 and LrB. All isolates were virulent on Lr10, Lr11 and Lr30, and avirulent on Lr9. THTTTJ was the predominant phenotype in all regions with frequency ranging from 25 to 63%. Diversity analysis of the regional collections demonstrated inconsistency of results obtained with virulence and molecular markers. According to the virulence data, the North Caucasian and Central collections of P. triticina were the most distant from all the other regional populations. The most similar were collections from West Siberian and Ural regions, which may be a result of growing genetically similar wheat cultivars. According to the molecular marker data, the Central, Central Black Earth, and Ural populations clustered distinctly from the North Western, North Caucasian, and West Siberian collections.

Résumé

En 2007, 417 isolats mono-urédiniaux de Puccinia triticina, collectés sur du blé provenant de 7 régions de Russie, ont été testés, avec 6 marqueurs RAPD et 1 UP-PCR, pour leur virulence à l'égard de 24 lignées différentielles quasi-isogéniques et leur variation moléculaire. Soixante-dix-neuf phénotypes de virulence et 71 génotypes moléculaires ont été identifiés. Sur le plan de la virulence, les isolats de P. triticina variaient à l'égard des gènes de résistance Lr1, Lr2a, Lr2b, Lr2c, Lr3a, Lr3bg, Lr3ka, Lr14a, Lr14b, Lr15, Lr16, Lr17, Lr18, Lr19, Lr20, Lr21, Lr24, Lr26, Lr28 et LrB. Tous les isolats étaient virulents à l'égard de Lr10, Lr11 et Lr30, et non virulents à l'égard de Lr9. Le phénotype THTTTJ était le plus courant dans toutes les régions avec une fréquence variant de 25 à 63 %. L'analyse de la diversité des collections régionales a démontré la non-cohérence des résultats obtenus avec les marqueurs de virulence et les marqueurs moléculaires. Selon les données de virulence, les collections de P. triticina provenant du nord du Caucase et du Centre étaient les plus éloignées de toutes les autres populations régionales. Les plus semblables étaient les collections de l'ouest de la Sibérie et de l'Oural, ce qui peut découler du fait que, dans ces régions, on utilise des cultivars de blé similaires. Selon les données obtenues avec les marqueurs moléculaires, les populations du Centre, du Centre-Terres noires et de l'Oural forment un groupe distinct de celles du Nord-Ouest, du nord du Caucase et de l'ouest de la Sibérie.

Keywords:

• leaf rust
• molecular markers
• VAT software
• virulence
• wheat

Mots clés:

• logiciel VAT
• marqueurs moléculaires
• rouille brune du blé
• virulence

Acknowledgements

The studies were conducted with financial support from the Russian Foundation for Basic Researches (Grant No. 07-04-01455а). Collaboration between Russian and Israeli researchers was initiated thanks to the travel grant from Israeli Academy of Sciences and Humanities. We thank Prof. A. Dinoor (Hebrew University of Jerusalem) and anonymous reviewers for critical reading of the manuscript and helpful comments and suggestions.