RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba2024010.22363/2312-797X-2025-20-3-354-367VAXWJLVarietal breeding — selection and retention of agronomic traitsСортовая селекция — отбор и закрепление хозяйственно ценных признаковResearch ArticleResistance of spring wheat Triticum aestivum L. to leaf rust under the conditions of the Central Non-Black-Earth regionУстойчивость сортов яровой мягкой пшеницы Triticum aestivum L. к бурой ржавчине в условиях Центрального Нечерноземьяhttps://orcid.org/0000-0002-1932-95229735-3156NajodovBoburjon B.НаджодовБобурджон Баходурович

PhD Student, Department of Genetics Breeding and Seed Production, Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy; Researcher Lab Assistant, Laboratory of Applied Genomics and Crop Breeding, All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology

аспирант кафедры генетики, селекции и семеноводства, Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева; лаборант-исследователь лаборатории прикладной геномики и частной селекции сельскохозяйственных растений, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

boburnajodov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1870-72428963-2357RubetsValentina S.РубецВалентина Сергеевна

Doctor of Biological Sciences, Professor, Senior Researcher, Leading Researcher, Laboratory of Speed bridging in Crop Breeding, All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology; Senior Researcher, Department of Distant hybridization of Main Botanical Garden RAS, 4 Botanicheskaya st., Moscow, 127276, Russian Federation

доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории спидбридинга в селекции сельскохозяйственных культур, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; ведущий научный сотрудник, Отдел отдаленной гибридизации, Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН

Valentina.rubets50@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6221-36598314-5270DivashukMikhail G.ДивашукМихаил Георгиевич

Candidate of Biological Sciences, Head of Laboratory of Applied Genomics and Private Breeding, Kurchatov Genome Center, All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology; Associate professor, Department of Genetics, Breeding and Seed Production, Russian State Agrarian University — Moscow Timiryazev Agricultural Academy

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией прикладной геномики и частной селекции сельскохозяйственных растений, Курчатовский геномный центр, Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; доцент кафедры генетики, селекции и семеноводства, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева

divashuk@gmail.comRussian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural AcademyРоссийский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. ТимирязеваAll-Russia Research Institute of Agricultural BiotechnologyВсероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологииTsitsin Main Moscow Botanical Garden of the Russian Academy of SciencesГлавный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН15112025203Varietal breeding — selection and retention of agronomic traitsСортовая селекция — отбор и закрепление хозяйственно ценных признаков35436718112025Copyright ©; 2025, Najodov B.B., Rubets V.S., Divashuk M.G.Copyright ©; 2025, Наджодов Б.Б., Рубец В.С., Дивашук М.Г.2025Najodov B.B., Rubets V.S., Divashuk M.G.Наджодов Б.Б., Рубец В.С., Дивашук М.Г.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/20240

The results of experimental studies on field resistance of spring common wheat ( Triticum aestivum L . ) varieties to leaf rust in the Central Region of the Non-Black Soil Zone of Russia were described. Fifteen spring wheat varieties were evaluated under field conditions from 2021 to 2024. The study aimed to analyze the yield performance of these varieties depending on the effectiveness of resistance genes (Lr genes) against leaf rust in the Central Non-Black Earth region of Russia. A search for relevant publications and identification of Lr genes in the varieties was conducted using databases such as Wheatpedigree, Scopus, NCBI, PubMed, Google Scholar, RSCI, and Cyberleninka. Resistance to brown rust was assessed using the 9-point VIR scale. The results showed that in years with favorable weather conditions from sprouting to heading, resistance to leaf rust positively influenced grain yield. However, during drought periods, this resistance had no significant effect on yield. Lr resistance genes in the studied varieties provided relatively effective protection in years with low infection pressure, but were insufficient during epidemic years. Therefore, more effective genes or their combinations should be considered when developing new varieties for the Central Non-Black Earth region of Russia. The most effective resistance genes identified from 2021 to 2024 were Lr19 + Lr6 (from the donor variety Tulaykovskaya 108) and Lr21 (from the donor variety Granny).

Приведены результаты экспериментальных исследований полевой устойчивости сортов яровой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) к бурой ржавчине в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России (ЦРНЗ). Изучены 15 сортообразцов яровой мягкой пшеницы в полевых условиях в 2021-2024 гг. Цель исследования - установить зависимость урожайности сортов яровой пшеницы от эффективности генов устойчивости к бурой ржавчине в условиях ЦРНЗ. Для поиска публикаций по теме исследования и идентификации сортов с Lr -генами использованы базы данных Wheatpedigree, Scopus, NCBI, PubMed, Google Scholar, РИНЦ и Cyberleninka. Оценку устойчивости сортов к бурой ржавчине проводили по универсальной 9-балльной шкале ВИР. Выявлено, что в годы с благоприятными метеорологическими условиями в период от всходов до колошения устойчивость сортов пшеницы к листовой ржавчине положительно влияет на урожайность зерна, при засухе в этот период - нет. Гены устойчивости Lr , имеющиеся у изученного набора сортов, относительно эффективно защищают их в годы с невысокой инфекционной нагрузкой. В годы эпифитотий их защиты недостаточно. Поэтому следует искать более эффективные гены или их комплексы при создании новых сортов в ЦРНЗ. Наиболее эффективными за 2021-2024 гг. оказались гены Lr19 + Lr6 (донор сорт Тулайковская 108) и Lr 21 (донор сорт Гранни).

Puccinia triticinabreeding for resistancebrown rustLr genesPuccinia triticinaселекция на устойчивостьлистовая ржавчинаLr-геныChai Y, Senay S, Horvath D, Pardey P. Multi-peril pathogen risks to global wheat production: A probabilistic loss and investment assessment. Frontiers in Plant Science. 2022;13:1034600. doi: 10.3389/fpls.2022.1034600 EDN: LSNITOCheng F, Wu J, Cai X, Liang J, Freeling M, Wang X. Gene retention, fractionation and subgenome differences in polyploid plants. Nature Plants. 2018;4:258–268. doi: 10.1038/s41477-018-0136-7Cheng F, Wu J, Cai X, Liang J, Freeling M, Wang X. Gene retention, fractionation and subgenome differences in polyploid plants. Nature Plants. 2018;4:258-268. doi: 10.1038/s41477-018-0136-7Liang YM, Liu HJ, Yan JB, Tian F. Natural variation in crops: Realized understanding, continuing promise. Annual Review of Plant Biology. 2021;72:357–385. doi: 10.1146/annurev-arplant-080720-090632 EDN: ELZUFRLiang YM, Liu HJ, Yan JB, Tian F. Natural variation in crops: Realized understanding, continuing promise. Annual Review of Plant Biology. 2021;72:357-385. doi: 10.1146/annurev-arplant-080720-090632 EDN: ELZUFRHuerta-Espino J, Singh RP, German S, McCallum BD, Park RF, Chen WQ, et al. Global status of wheat leaf rust caused by Puccinia triticina. Euphytica. 2011;179:143–160. doi: 10.1007/s10681-011-0361-x EDN: OKOVBTHuerta-Espino J, Singh RP, German S, McCallum BD, Park RF, Chen WQ, et al. Global status of wheat leaf rust caused by Puccinia triticina. Euphytica. 2011;179:143-160. doi: 10.1007/s10681-011-0361-x EDN: OKOVBTPrasad P, Savadi S, Bhardwaj SC, Gupta PK. The progress of leaf rust research in wheat. Fungal Biology. 2020;124(6):537–550. doi: 10.1016/j.funbio.2020.02.013 EDN: YJYXSQPrasad P, Savadi S, Bhardwaj SC, Gupta PK. The progress of leaf rust research in wheat. Fungal Biology. 2020;124(6):537-550. doi: 10.1016/j.funbio.2020.02.013 EDN: YJYXSQLi H, Hua L, Zhao S, Hao M, Song R, Pang S, et al. Cloning of the wheat leaf rust resistance gene Lr47 introgressed from Aegilops speltoides. Nature Communications. 2023;14:6072. doi: 10.1038/s41467-023-41833 2 EDN: FDNXXILi H, Hua L, Zhao S, Hao M, Song R, Pang S, et al. Cloning of the wheat leaf rust resistance gene Lr47 introgressed from Aegilops speltoides. Nature Communications. 2023;14:6072. doi: 10.1038/ s41467-023-41833-2 EDN: FDNXXIRepnikova EG, Zeleneva YV, Sudnikova VP. Wheat smut diseases on the central chernozem reserve territory, identification of sources and donors of resistance. Nauchnye trudy SKFNTSSVV. 2020;29:214–221. (In Russ.). doi: 10.30679/2587-9847-2020-29-214-221 EDN: XNREHNРепникова Е.Г., Зеленева Ю.В., Судникова В.П. Головневые болезни пшеницы на территории Центрально-Черноземного заповедника, выявление источников и доноров устойчивости // Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. 2020. Т. 29. С. 214-221. doi: 10.30679/2587-9847-2020-29-214-22 EDN: XNREHNKroupin PY, Gruzdev IV, Divashuk MG, Bazhenov MS, Chernook AG, Dudnikov MV, et al. Analysis of spring triticale collection for leaf rust resistance genes with PCR markers. Russian Journal of Genetics. 2019;55(8):893–903. (In Russ.). doi: 10.1134/S0016675819080083 EDN: WCJGGMКрупин П.Ю., Груздев И.В., Дивашук М.Г., Баженов М.С., Кочешкова А.А., Черноок А.Г., Дудников М.В., Карлов Г.И., Соловьев А.А. Анализ коллекции яровой тритикале по генам устойчивости к листовой ржавчине с помощью ПЦР-маркеров // Генетика. 2019. Т. 55. № 8. С. 893-903. doi: 10.1134/ S0016675819080083 EDN: WCJGGMPeturson B. Wheat rust epidemics in Western Canada in 1953, 1954, and 1955. Canadian Journal of Plant Science. 1985;38:16–28. EDN: WCJGGMPeturson B. Wheat rust epidemics in Western Canada in 1953, 1954, and 1955. Canadian Journal of Plant Science. 1985;38:16-28. EDN: WCJGGMSamborski DJ. Wheat leaf rust. In: Roelfs AP, Bushnell WR. (eds.) The Cereal Rusts. New York: Academic Press; 1985. p.39–59.Samborski DJ. Wheat leaf rust. In: Roelfs AP, Bushnell WR. (eds.) The Cereal Rusts. New York: Academic Press; 1985. p.39-59.McCallum BD, DePauw RM. A review of wheat cultivars grown in the Canadian prairies. Canadian Journal of Plant Science. 2008;88(4):649–677. doi: 10.4141/CJPS07159McCallum BD, DePauw RM. A review of wheat cultivars grown in the Canadian prairies. Canadian Journal of Plant Science. 2008;88(4):649-677. doi: 10.4141/CJPS07159Zeleneva YV, Gultyaeva VV, Plakhotnik VV. Identification of Lr-genes in common wheat resistant to brown rust in the CDR using DNA markers. Plant Protection News. 2013;(3):34–39. (In Russ). EDN: RBZVYLЗеленёва Ю.В., Гультяева Е.И., Плахотник В.В. Идентификация Lr-генов у образцов мягкой пшеницы, устойчивых к возбудителю бурой ржавчины в условиях ЦЧР, с использованием ДНК-маркеров // Вестник защиты растений. 2013. № 3. С. 34-39. EDN: RBZVYLRubets VS, Lappo AA, Pylnev VV, Voronchikhina IN, Voronchikhin VV. Selection of common wheat for resistance to brown rust in the Russian Federation. Kormoproizvodstvo. 2023;(7):32–43. (In Russ.). doi: 10.25685/krm.2023.7.2023.006 EDN: NSUJLHРубец В.С., Лаппо А.А., Пыльнев В.В., Ворончихина И.Н., Ворончихин В.В. Селекция мягкой пшеницы на устойчивость к бурой ржавчине в Российской Федерации // Кормопроизводство. 2023. № 7. С. 32-43. doi: 10.25685/krm.2023.7.2023.006 EDN: NSUJLHMcIntosh RA, Hart GE, Gale MD. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Li ZS, Xin ZY. (eds.) Proceedings of the 8th International Wheat Genetics Symposium. Beijing: China Agricultural Scientech Press; 1993. p.1333–1500.McIntosh RA, Hart GE, Gale MD. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Li ZS, Xin ZY. (eds.) Proceedings of the 8th International Wheat Genetics Symposium. Beijing: China Agricultural Scientech Press; 1993. p.1333-1500.Xu XY, Kolmer J, Li G, Tan C, Carver BF, Bian R, et al. Identification and characterization of the novel leaf rust resistance gene Lr81 in wheat. Theoretical and Applied Genetics. 2022;135:2725–2734. doi: 10.1007/s00122-022-04145-5 EDN: SQYXAOXu XY, Kolmer J, Li G, Tan C, Carver BF, Bian R, et al. Identification and characterization of the novel leaf rust resistance gene Lr81 in wheat. Theoretical and Applied Genetics. 2022;135:2725-2734. doi: 10.1007/ s00122-022-04145-5 EDN: SQYXAOBariana HS, Babu P, Forrest KL, Park RF, Bansal UK. Discovery of the new leaf rust resistance gene Lr82 in wheat: Molecular mapping and marker development. Genes. 2022;13(6):964. doi: 10.3390/genes13060964 EDN: PKZPQYKumar K, Jan I, Saripalli G, Sharma PK, Mir RR, Balyan HS, et al. An update on resistance genes and their use in the development of leaf rust resistant cultivars in wheat. Frontiers in Genetics. 2022;13:816057. doi: 10.3389/fgene.2022.816057 EDN: VWWYZAKou H, Zhang Z, Yang Y, Wei C, Xu L, Zhang G. Advances in the mining of disease resistance genes from Aegilops tauschii and the utilization in wheat. Plants. 2023;12(4):880. doi: 10.3390/plants12040880 EDN: EHJEDGLin G, Chen H, Tian B, Sehgal SK, Singh L, Xie J, et al. Cloning of the broadly effective wheat leaf rust resistance gene Lr42 transferred from Aegilops tauschii. Nature Communications. 2022;13:3044. doi: 10.1038/s41467-022-30784-9 EDN: YXYONALin G, Chen H, Tian B, Sehgal SK, Singh L, Xie J, et al. Cloning of the broadly effective wheat leaf rust resistance gene Lr42 transferred from Aegilops tauschii. Nature Communications. 2022;13:3044. doi: 10.1038/ s41467-022-30784-9 EDN: YXYONAKrattinger SG, Lagudah ES, Spielmeyer W, Singh RP, Huerta-Espino J, McFadden H, et al. A putative ABC transporter confers durable resistance to multiple fungal pathogens in wheat. Science. 2009;323(5919):1360–1363. doi: 10.1126/science.11664Krattinger SG, Lagudah ES, Spielmeyer W, Singh RP, Huerta-Espino J, McFadden H, et al. A putative ABC transporter confers durable resistance to multiple fungal pathogens in wheat. Science. 2009;323(5919):1360-1363. doi: 10.1126/science.11664Moore JW, Herrera-Foessel S, Lan C, Schnippenkoetter W, Ayliffe M, Huerta-Espino J, et al. A recently evolved hexose transporter variant confers resistance to multiple pathogens in wheat. Nature Genetics. 2015;47:1494–1498. doi: 10.1038/ng.3439Moore JW, Herrera-Foessel S, Lan C, Schnippenkoetter W, Ayliffe M, Huerta-Espino J, et al. A recently evolved hexose transporter variant confers resistance to multiple pathogens in wheat. Nature Genetics. 2015;47:1494-1498. doi: 10.1038/ng.3439Gultyaeva EI, Alpatyeva NV. Leaf rust resistance of wheat cultivars under test in the northwestern state nurseries. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2011;168:95–106. (In Russ.). EDN: UBNLRHГультяева Е.И., Алпатьева Н.В. Устойчивость к возбудителю бурой ржавчины сортов пшеницы, испытываемых на Госсортоучастках Северо-Запада РФ // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2011. Т. 168. С. 95-106. EDN: UBNLRHSochalova LP, Piskarev VV. Resistance of common wheat samples to Blumeria graminis and Puccinia recondita with known resistance genes. Achievements of Science and Technology in Agro-industrial Complex. 2019;33(11):34–42. (In Russ.). doi: 10.24411/0235-2451-2019-11108 EDN: FQYWQDСочалова Л.П., Пискарев В.В. Устойчивость образцов мягкой пшеницы к Blumeria graminis и Puccinia recondita с известными генами устойчивости // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 11. С. 34-42. doi: 10.24411/0235-2451-2019-11108 EDN: FQYWQDDolmatovich TV, Buloichik AA, Grib SI. Identification of genes of resistance to brown, stem and yellow rust in spring soft wheat varieties (Triticum aestivum L.). Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2017;61(5):97–102. (In Russ.). EDN: ZSUHLXДолматович Т.В., Булойчик А.А., Гриб С.И. Идентификация генов устойчивости к бурой, стеблевой и желтой ржавчине в сортах яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. 2017. Т. 61. № 5. С. 97-102. EDN: ZSUHLXSochalova LP, Boyko NI, Poteshkina AA, Piskarev VV. Effective leaf rust resistance genes of wheat in Novosibirsk Province in connection with the variability of the Puccinia triticina population. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2023;184(2):235–244. (In Russ.). doi: 10.30901/2227-8834-2023-2-235-244 EDN: WVGXSYСочалова Л.П., Бойко Н.И., Потешкина А.А., Пискарев В.В. Эффективные в Новосибирской области гены устойчивости пшеницы к бурой ржавчине в связи с изменчивостью популяции Puccinia triticina // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023. Т. 184. № 2. C. 235-244. doi: 10.30 901/2227-8834-2023-2-235-244 EDN: WVGXSYGultyaeva EI. Diversity of Russian common wheat varieties by brown rust resistance genes. In: Contemporary Problems of Plant Immunity to Pests: conference proceedings. Saint Petersburg; 2016. p.24. (In Russ.). EDN: WNYGYFГультяева Е.И. Разнообразие российских сортов мягкой пшеницы по генам устойчивости к бурой ржавчине // Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам : тезисы докладов IV Междунар. науч. конф., Санкт-Петербург, 11-13 октября 2016. СПб., 2016. С. 24. EDN: WNYGYFSyukov VV, Zubov DE. Geneticheskaya kollektsiya myagkoi pshenitsy po ustoichivosti k buroi rzhavchine [Genetic collection of soft wheat for resistance to leaf rust]. Samara; 2008. (In Russ.). EDN: XDVRQTСюков В.В., Зубов Д.Е. Генетическая коллекция мягкой пшеницы по устойчивости к бурой ржавчине : методические рекомендации. Самара : СамНЦ РАН, 2008. 24 с. EDN: XDVRQTKrupnov VA, Sibikeev SN, Krupnova OV, Voronina SA, Druzhin AE. Effects of translocations` interaction from agropyron elongatum and agropyron intermedium in gene background of spring bread wheat. Agrarian Reporter of South-East. 2010;(1):11–14. (In Russ.). EDN: WMVNDNКрупнов В.А., Сибикеев С.Н., Крупнова О.В., Воронина С.А., Дружин А.Е. Эффекты взаимодействия транслокаций от пырея удлиненного и пырея промежуточного в генофонде мягкой пшеницы // Аграрный вестник Юго-Востока. 2010. № 1(4). С. 11-14. EDN: WMVNDNSyukov VV, Tyryshkin LG, Zakharov VG. Donors of spring bread wheat (Triticum aestivum L.) field resistance to leaf rust (Puccinia recondita Rob. ex Desm.). Izvestiya of the Samara Science Centre of the Russian Academy of Sciences. 2014;16(5–3):1166–1172. (In Russ.). EDN: TPIEIZСюков В.В., Тырышкин Л.Г., Захаров В.Г. Доноры полевой устойчивости яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) к листовой бурой ржавчине (Puccinia recondita Rob ex Desm) // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 5-3. С. 1166-1172. EDN: TPIEIZMebrate SA, Dehne HW, Pillen K, Oerke EC. Postulation of seedling leaf rust resistance genes in selected Ethiopian and German bread wheat cultivars. Crop Science. 2008;48(2):507–516. doi: 10.2135/cropsci2007.03.0173 EDN: MMWNSHMebrate SA, Dehne HW, Pillen K, Oerke EC. Postulation of seedling leaf rust resistance genes in selected Ethiopian and German bread wheat cultivars. Crop Science. 2008;48(2):507-516. doi: 10.2135/ cropsci2007.03.0173 EDN: MMWNSHBundessortenamt. (ed.) Beschreibende Sortenliste: Getreide, Mais, Ölfrüchte, Leguminosen, Hackfrüchte. Hannover: Bundessortenamt; 1995.Bundessortenamt. (ed.) Beschreibende Sortenliste 1997. Hannover: Landbuch-Verlag; 1997. p.72–73.Bundessortenamt. (ed.) Beschreibende Sortenliste 1997. Hannover: Landbuch-Verlag; 1997. p.72-73.Stepien L, Chelkowski J, Wenzel G, Mohler V. Combined use of linked markers for genotyping the Pm1 locus in common wheat. Cellular and Molecular Biology Letters. 2004;9:819–827. EDN: MGMURHStepien L, Chelkowski J, Wenzel G, Mohler V. Combined use of linked markers for genotyping the Pm1 locus in common wheat. Cellular and Molecular Biology Letters. 2004;9:819-827. EDN: MGMURHKolomiets TM, Kovalenko ED, Zhemchuzhina AI, Pankratova LF, Lapochkina IF. Postulated resistance genes in cultivars and lines with alien genes to leaf rust of wheat. In: The International Cereal Rusts and Powdery Mildews Conference; Norwich: John Innes Centre; 2004. p.32.Mohler V, Hsam SLK, Zeller FJ, Wenzel G. An STS marker distinguishing the rye-derived powdery mildew resistance alleles at the Pm8/Pm17 locus of common wheat. Plant Breeding. 2001;120(5):448–450. doi: 10.1046/j.1439-0523.2001.00622.x EDN: BASERJMohler V, Hsam SLK, Zeller FJ, Wenzel G. An STS marker distinguishing the rye-derived powdery mildew resistance alleles at the Pm8/Pm17 locus of common wheat. Plant Breeding. 2001;120(5):448-450. doi: 10.1046/j.1439-0523.2001.00622.x EDN: BASERJNeu C, Stein N, Keller B. Genetic mapping of the Lr20–Pm1 resistance locus reveals suppressed recombination on chromosome arm 7AL in hexaploid wheat. Genome. 2002;45(4):737–744. doi: 10.1139/g02-040Neu C, Stein N, Keller B. Genetic mapping of the Lr20-Pm1 resistance locus reveals suppressed recombination on chromosome arm 7AL in hexaploid wheat. Genome. 2002;45(4):737-744. doi: 10.1139/g02-040