A review of wheat leaf rust research and the development of resistant cultivars in Canada

Abstract

Wheat leaf rust, caused by Puccinia triticina Eriks., is of worldwide concern for wheat producers. The disease has been an annual problem for Canadian wheat producers since the early days of wheat cultivation in the 1800s, and research focused on combating this disease began in the early 1900s. Significant progress was made towards understanding the epidemiology of wheat leaf rust and developing genetic resistance in many countries worldwide. This review paper focuses exclusively on the research and development done in whole, or in part, in Canada. An integrated approach to controlling wheat leaf rust consisted of research in the following areas: the early research on wheat leaf rust in Canada, breeding and commercialization of high quality rust resistant wheat cultivars, discovery and genetic analysis of leaf rust resistance genes, the population biology and genetics of the P. triticina/wheat interaction. This review summarizes the research in each of these areas and the connections between the different aspects of the research. A multi-disciplinary team approach has been key to the advancements made within these diverse research fields in Canada since the early 1900s.

Résumé

La rouille brune, causée par Puccinia triticina Eriks., préoccupe les producteurs de blé partout dans le monde. La maladie a été un problème annuel récurent pour les producteurs canadiens depuis les débuts de la culture du blé dans les années 1800, et des chercheurs se sont efforcées de trouver des moyens de lutter contre cette maladie dès les années 1900. Des progrès majeurs ont été faits dans de nombreux pays quant à la compréhension de l’épidémiologie de la rouille brune et au développement de la résistance à cette maladie. Cet article de synthèse met exclusivement l’accent sur les recherches et les progrès accomplis au Canada, en tout ou en partie. Une approche intégrée relative à la lutte contre la rouille brune a consisté en recherches dans les domaines suivants: les premières recherches sur la rouille brune au Canada; la sélection et la commercialisation de cultivars de blé de grande qualité, résistants à la rouille; la découverte et l’analyse génétique des gènes de résistance à la rouille; la biologie des populations et la génétique des interactions blé-P. triticina. Cet article présente un aperçu de la recherche qui a été faite dans chacun de ces domaines et les liens qui existent entre les différents aspects de cette recherche. Une équipe multidisciplinaire a été la clé des progrès réalisés dans ces diverses sphères de recherche au Canada depuis le début des années 1900.

Keywords:

• breeding
• brown rust
• molecular biology
• pathology
• Puccinia triticina

Mots clés:

• biologie moléculaire
• pathologie
• Puccinia triticina
• rouille brune
• sélection

Acknowledgements

We thank Pat Seto-Goh, Barbara Mulock, Elsa Reimer and Winnie McNabb for excellent technical assistance on the recent wheat leaf rust pathology portions of this research. Thanks also to Mira Popovic, Jadwiga Budzinski, Sasanda Nilmalgoda and Ghassan Mardli, Eva Beimcik, Leslie Bezte, Rob Linning, Abdulsalam Dakouri and David Joly for their contributions to this research.

Additional information

Funding

We gratefully acknowledge financial assistance for much of the research cited from Agriculture and Agri-food Canada, the Western Grains Research Foundation, the Ontario Research Fund – Research Excellence.