Применимость оценки структуры микробиома эндофитных грибов семенного материала в селекции мягкой яровой пшеницы

В работе представлены результаты изучения структуры сообщества эндофитных грибов семенного материала некоторых новых высокопродуктивных генотипов мягкой яровой пшеницы, созданных с применением комплексных селекционно-генетических методических подходов: гапло-биотехнологии, эколого-географический принцип подбора родительских форм при конструировании сложных ярово-озимых гибридов (экологические валенты), для раскрытия возможности проведения оценок селекционного материала при выведении новых коммерческих сортов. Цель исследования - изучение сообщества эндофитных грибов (патогенных и непатогенных) в семенном материале пшеницы для определения возможности применимости такого рода оценки в селекции на устойчивость к грибным патогенам, а также для понимания их сложных взаимодействий с растениями и окружающей средой. Материалы и методы. Генотипы мягкой яровой пшеницы, созданные с применением современных селекционно-генетических подходов (гапло-биотехнологии, эколого-географического метода подбора родительских пар при конструировании сложных ярово-озимых гибридов). Применен микробиологический метод (выделение возбудителя на питательную среду, получение чистой культуры), включая идентификацию морфологическим методом (микроскопия). Результаты первичной диагностики подтверждены применением полимеразной цепной реакции (ПЦР), основывающейся на использовании праймеров, разработанных на участок ITS-гена, с последующим секвенированием по Сэнгеру. Результаты. Показаны различия в архитектуре сообществ эндофитных грибов семенного материала в зависимости от генотипа селекционных линий мягкой яровой пшеницы. Идентифицированы 7 видов грибов, относящихся к 5 родам. Среди них обнаружены как патогенные из родов Fusarium и Alternaria , так и непатогенные грибы из Trichoderma и Clonostachys. Выводы и рекомендации. Результаты данного исследования являются частью комплексного подхода и способствуют изучению формирования полезных эндофитных сообществ для использования в сельскохозяйственных и селекционных целях (подбор устойчивых сортов пшеницы и сокращение использования пестицидов). Изучение таких грибов - перспективное направление в селекции мягкой пшеницы.

The paper presents the research outcomes for community structure of the endophytic fungi in the seed of some new highly productive genotypes in soft spring wheat, created using complex breeding and genetic methodologies: haplo-biotechnology, the ecological and geographical selecting parental forms in the design of complex spring-winter hybrids (ecological valents), to reveal the possibility of evaluating breeding material when breeding new commercial varieties. Aim. To investigate the endophytic community (pathogenic and non-pathogenic), in wheat seeds to determine the feasibility of this type of evaluation to assess resistance to fungal diseases, as well as to understand the complex interactions between these fungi, plants and the environment. Materials and methods. Genotypes of soft spring wheat created using modern breeding and genetic approaches (haplo-biotechnology, ecological and geographical selection of parental pairs in the construction of complex spring-winter hybrids). A microbiological technique is used (isolating the pathogen on a growth medium, obtaining a pure culture), which includes morphological identification (microscopy). The initial diagnosis is confirmed using polymerase chain reaction (PCR) based on primers developed for the (ITS) region, followed by Sanger sequencing. Results. Differences are shown in the community structure of endophytic fungi in the seed material, depending on the breeding lines (genotypes) of spring wheat. 7 species of fungi belonging to 5 genera are identified. Pathogenic fungi from the genera Fusarium and Alternaria, as well as non-pathogenic fungi from Trichoderma and Clonostachys, are found among them. Conclusions and recommendations. The results of this study contribute to a broader understanding of the formation of beneficial endophytic communities in agriculture and breeding (selection of resistant wheat varieties, which would reduce the need for pesticides). The study of such fungi is a promising area of research for the breeding of soft wheat.