Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Вплив ураження збудниками хвороб на фізіологічні показники рослин Triticum aestivum L.

Тетяна Муха, Юлія Судденко, Віра Кириленко, Олександр Гуменюк, Наталія Новицька*

novictska@ukr.net

Завантажити статтю
Анотація

Метою дослідження було встановити вплив ураження основними збудниками хвороб пшениці озимої на її фізіологічні показники, визначення джерел стійкості сорту до цих збудників. Селекційна робота щодо виявлення джерел стійкості здійснювалася за умов застосування штучної інокуляції збудниками в польових інфекційних розсадниках. З метою ідентифікації джерел стійкості до основних збудників хвороб у колекційному розсаднику на штучних інфекційних фонах збудників Septoria tritici, Puccinia recondita, Fusarium graminearum, Tilletia caries, Cercosporella herpotrichoides та провокаційному фоні Erysiphe graminis було досліджено близько 400 колекційних зразків пшениці озимої та 108 номерів екологічного сортовипробування. Результати досліджень, проведених у фазі осіннього кущіння, засвідчили, що ураження рослин борошнистою росою викликає порушення структурно-функціонального стану клітинних мембран, що супроводжується зростанням електропровідності тканин. За рівня ураження листкової поверхні 30-50 % значення цього показника збільшувалося більш ніж у два рази порівняно зі здоровими рослинами. У фазі колосіння ураження прапорцевого листка борошнистою росою зумовлювало посилений вихід електролітів із клітин, особливо у генотипів із підвищеною сприйнятливістю до патогена. Аналогічна закономірність спостерігалася за розвитку септоріозу листя та бурої іржі. При ураженні рослин збудником Cercosporella herpotrichoides також відмічено поступове підвищення електропровідності клітинних мембран зі збільшенням ступеня розвитку хвороби. Встановлено пряму залежність між інтенсивністю ураження рослин та рівнем електропровідності клітинних мембран. Максимальні значення електропровідності клітинних мембран (98,8-100,0 %) були зафіксовані у сприйнятливих сортів ‘Донська напівкарликова’ (за ураження септоріозом листя) та ‘Миронівська 10’ (за ураження бурою іржею) у фазі колосіння за розвитку хвороб до 50 %, мінімальний показник електропровідності (8,4 %) відмічено в імунних рослин у фазі осіннього кущіння за повної відсутності ураження борошнистою росою. Виявлені закономірності між ступенем ураження рослин патогенами та рівнем електропровідності тканин можуть бути використані в селекційній практиці для раннього добору стійких генотипів

Ключові слова

пшениця озима; Septoria tritici; бура іржа; борошниста роса; електропровідність тканин; стійкість до хвороб; селекційний добір

ЦИТУВАТИ
Mukha, T., Suddenko, Yu., Kyrylenko, V., Humeniuk, O., & Novytska, N. (2026). Influence of infection by pathogens on the physiological parameters of Triticum aestivum L.. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 22(4),94-106. https://doi.org/10.31548/dopovidi/4.2026.94
Використані джерела
  1. Adhikari, U., Brown, J., Ojiambo, P.S., & Cowger, C. (2023). Effects of host and weather factors on the growth rate of Septoria nodorum blotch lesions on winter wheat. Phytopathology, 113(10), 1898-1907. doi: 10.1094/PHYTO-12-22-0476-R.
  2. Bapela, T., Shimelis, H., Terefe, T., Bourras, S., Sánchez-Martín, J., Douchkov, D., Desiderio, F., & Tsilo, T.J. (2023). Breeding wheat for powdery mildew resistance: Genetic resources and methodologies – a review. Agronomy, 13(4), article number 1173. doi: 10.3390/agronomy13041173.
  3. Battache, M., Suarez-Fernandez, M., Van’t Klooster, M., Cambon, F., Sánchez-Vallet, A., Lebrun, M.-H., Langin, T., & Saintenac, C. (2024). Stomatal penetration: The cornerstone of plant resistance to the fungal pathogen Zymoseptoria tritici. BMC Plant Biology, 24, article number 736. doi: 10.1186/s12870-024-05426-5.
  4. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
  5. Dmochowska-Boguta, M., Kloc, Y., & Orczyk, W. (2021). Polyamine oxidation is indispensable for wheat (Triticum aestivum L.) oxidative response and necrotic reactions during leaf rust (Puccinia triticina Eriks.) infection. Plants, 10(12), article number 2787. doi: 10.3390/plants10122787.
  6. Ferreira, L.C., Santana, F.M., Scagliusi, S.M.M., Beckmann, M., & Mur, L.A.J. (2024). Induced responses to the wheat pathogen: Tan spot (Pyrenophora tritici-repentis) in wheat (Triticum aestivum) focus on changes in defence associated and sugar metabolism. Metabolomics, 20, article number 19. doi: 10.1007/s11306-023-02084-w.
  7. Francesconi, S., Harfouche, A., Maesano, M., & Balestra, G.M. (2021). UAV-based thermal, RGB imaging, and gene expression analysis allowed detection of Fusarium head blight and gave new insights into the physiological responses to the disease in durum wheat. Frontiers in Plant Science, 12, article number 628575. doi: 10.3389/fpls.2021.628575.
  8. Golosna, L., Afanasieva, O.H., Shevchuk, O.V., Kucherova, L.O., Shvets, I.S., & Hubenko, L.V. (2021). Immunological characteristics of winter wheat varieties to the main pathogens in the right-bank Forest Steppe. Factors in Experimental Evolution of Organisms, 29, 43-49. doi: 10.7124/FEEO.v29.1410.
  9. Hrytsaienko, Z.M., Hrytsaienko, A.O., & Karpenko, V.P. (2003). Methods of biological and agrochemical research of plants and soils. Kyiv: Nichlava.
  10. Juroszek, P., & Tiedemann, A. (2013). Climate change and potential future risks through wheat diseases: A review. European Journal of Plant Pathology, 136, 21-33. doi: 10.1007/s10658-012-0144-9.
  11. Kyrylenko, V.V., Demydov, O.A., Humeniuk, O.V., Dubovyk, N.S., Blyzniuk, B.V., & Lisova, H.M. (2018). Method for selection based on complex resistance to major pathogens of winter bread wheat (Ukrainian Utility Model Patent No. 128676). Retrieved from https://iprop-ua.com/inv/nlm3k61l/.
  12. Mapuranga, J., Chang, J., & Yang, W. (2022). Combating powdery mildew: Advances in molecular interactions between Blumeria graminis f. sp. tritici and wheat. Frontiers in Plant Science, 13, article number 1102908. doi: 10.3389/fpls.2022.1102908.
  13. Molodchenkova, O.O., Lytvynenko, M.A., Mishchenko, L.T., Ryshchakova, O.V., Bezkrovna, L.Yu., Fanin, Yu.S., & Tykhonov, P.S. (2022). Oxidizing and antioxidant processes in wheat plants infected by Septoria tritici Rob. Plant Varieties Studying and Protection, 18(2), 90-97. doi: 10.21498/2518-1017.18.2.2022.265176.
  14. Murashko, L.A., Mukha, T.I., Humeniuk, O.V., Novytska, N.V., & Martynov, O.M. (2022). Evaluation of winter wheat varieties from Ukrainian breeding centers for resistance to diseases on artificial infectious backgrounds of their pathogens. Agrarian Innovations, 13, 205-211. doi: 10.32848/agrar.innov.2022.13.30.
  15. Parshykova, T.V. (Ed.). (2010). Plant physiology: Practical course. Lutsk: Teren.
  16. Plyhun, V., Antoniuk, M., Yefimenko, T., & Ternovska, T. (2022). Resistance genes to Blumeria graminis and their products in cereals. NaUKMA Research Papers. Biology and Ecology, 5, 14-24. doi: 10.18523/2617-4529.2022.5.14-24.
  17. Pykalo, S.V., Demydov, O.A., Yurchenko, T.V., Rybka, K.M., Kharchenko, M.V., & Prokopik, N.I. (2021). Methods for assessing frost resistance of wheat breeding material. Ecological Sciences, 2(35), 82-89.
  18. Sunic, K., Brkljacic, L., Vukovic, R., Katanic, Z., Salopek-Sondi, B., & Spanic, V. (2023). Fusarium head blight infection induced responses of six winter wheat varieties in ascorbate-glutathione pathway, photosynthetic efficiency and stress hormones. Plants, 12(21), article number 3720. doi: 10.3390/plants12213720.
  19. Tkachyk, S.O. (Ed.). Methodology of conducting phytopathological studies for artificial infection of plants. Vinnytsia: IE D.Yu. Korzun.
  20. Turenko, V., Oleynikov, Ye., & Kovalenko, A. (2024). Peculiarities of the pathogenesis of septoriosis of spring wheat in the conditions of the Eastern part of the Forest-Steppe of Ukraine. Scientific Progress & Innovations, 27(2), 42-46. doi: 10.31210/spi2024.27.02.07.
  21. Velho, A.C., Dall’Asta, P., de Borba, M.C., Magnin-Robert, M., Reignault, P., Siah, A., Stadnik, M.J., & Randoux, B. (2022). Defense responses induced by ulvan in wheat against powdery mildew caused by Blumeria graminis f. sp. tritici. Plant Physiology and Biochemistry, 184, 14-25. doi: 10.1016/j.plaphy.2022.05.012.
  22. Yang, H., & Luo, P. (2021). Changes in photosynthesis could provide important insight into the interaction between wheat and fungal pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 22(16), article number 8865. doi: 10.3390/ijms22168865.
  23. Zhuk, V.V., Shylina, Yu.V., & Dmytriiev, O.P. (2022). Physiological and biochemical responses of wheat plants to powdery mildew infection. Factors in Experimental Evolution of Organisms, 30, 80-86. doi: 10.7124/FEEO.v30.1464.
  24. Zhupyna, A.Yu., Bazalii, H.H., Usyk, L.O., Marchenko, T.Yu., & Lavrynenko, Yu.O. (2022). Inheritance of resistance to powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. tritici) in winter wheat hybrids of different ecological and genetic origins under irrigation conditions. Agrarian Innovations, 13, 198-204. doi: 10.32848/agrar.innov.2022.13.29.