Changes in virulence and aggressiveness of Puccinia hordei and Pyrenophora teres populations induced by triazole and strobilurin class fungicides

Maria S. Gvozdeva; Olga A. Kudinova; Yana V. Yakhnik; Valeria D. Rudenko; Galina V. Volkova

doi:10.12731/2658-6649-2025-17-6-1-1343

Maria S. Gvozdeva Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» https://orcid.org/0000-0002-9141-6647
Olga A. Kudinova Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» https://orcid.org/0000-0002-0568-4312
Yana V. Yakhnik Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» https://orcid.org/0000-0002-3410-7928
Valeria D. Rudenko Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» https://orcid.org/0000-0002-7296-3565
Galina V. Volkova Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений» https://orcid.org/0000-0002-3696-2610

DOI: https://doi.org/10.12731/2658-6649-2025-17-6-1-1343

Ключевые слова: ячмень озимый, карликовая ржавчина, сетчатая пятнистость листьев, фунгицид, резистентность, патогенность, агрессивность, вирулентность

Аннотация

Обоснование. Потеря чувствительности возбудителей болезней к фунгицидам приводит к снижению эффективности традиционных средств защиты, что негативно сказывается на урожайности и качестве сельскохозяйственной продукции.

Цель исследования – анализ вирулентности и агрессивности популяций Puccinia hordei и Pyrenophora teres под действием двухкомпонентного фунгицида Балий, КМЭ (180 г/л пропиконазола + 120 г/л азоксистробина).

Материалы и методы. Приживление фитопатогенов, выделение в чистую культуру и создание искусственных инфекционных фонов проводили по существующим методикам. В опыте использовали несколько норм применения фунгицида: 50 %, 100 %, 150 % и 200 %. Рекомендуемая производителями норма применения препарата (0,6 л/га) была принята за 100 %.

Результаты. Для популяции облигатного патогена P. hordei установлено увеличение латентного периода (от 168 ч для исходной популяция без обработки до 192 ч в норме применения 200 % от рекомендуемой), снижение спорулирующей способности (от 0,013 мг спор с одной пустулы в исходной популяции до 0,002 мг в норме применения 200 %), жизнеспособности (от 100 % в исходной популяции до 24,2 % в норме применения 200 % от рекомендуемой). В отношении гемибиотрофного гриба P. teres отмечено уменьшение длительности латентного периода (от 149 ч. в исходной популяции до 101 ч. при обработке нормой применения фунгицида 50 % от рекомендуемой), инкубационного периода (от 101 ч в исходной популяции до 77 ч в норме применения 150 % от рекомендуемой), спорулирующей способности (от 5,8 *10³ конидий в 1 мл суспензии в исходной популяции до 2,3*10³ конидий в норме применения 200 %). Не выявлено влияние обработки фунгицидом в различных нормах применения на рост колоний P. teres. Отмечено снижение средней вирулентности обеих популяций по сравнению с исходной необработанной популяцией (от 97,1 % до 37,0 %), показатель которой был принят за 100 %.

Заключение. Установлено снижение агрессивности и вирулентности P. hordei и P. teres под влиянием фунгицида Балий, что указывает на чувствительность патогенов к фунгициду. Для предотвращения возможного риска возникновения резистентности популяций необходим перманентный мониторинг динамики внутрипопуляционной структуры.

Информация о спонсорстве. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-76-10063, https://rscf.ru/project/23-76-10063/

EDN: RWIILZ

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Maria S. Gvozdeva, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений»

к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории иммунитета растений к болезням

Olga A. Kudinova, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений»

к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории иммунитета растений к болезням

Yana V. Yakhnik, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений»

научный сотрудник лаборатории иммунитета растений к болезням

Valeria D. Rudenko, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений»

научный сотрудник лаборатории иммунитета растений к болезням

Galina V. Volkova, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр биологической защиты растений»

д.б.н., главный научный сотрудник лаборатории иммунитета растений к болезням

Литература

Волкова, Г. В., Кудинова, О. А., Гладкова, Е. В., Ваганова, О. Ф., Данилова, А. В., & Матвеева, И. П. (2018). Вирулентность популяций возбудителей ржавчины зерновых колосовых культур (38 с.). Краснодар: ИП Дедкова С. А. ISBN: 978-5-905120-07-7. EDN: https://elibrary.ru/YAPANV

Волкова, Г. В. (1995). Фунгицидоустойчивая форма возбудителя жёлтой ржавчины пшеницы. Агрохимия, (1), 79–83. EDN: https://elibrary.ru/SJRJUV

Волкова, Г. В., & Яхник, Я. В. (2023). Чувствительность возбудителя сетчатой пятнистости листьев ячменя (Pyrenophora teres Drechsler) к фунгицидам. Российская сельскохозяйственная наука, (6), 33–37. https://doi.org/10.31857/S2500262723060078. EDN: https://elibrary.ru/NJHIXM

Гвоздева, М. С., & Волкова, Г. В. (2022). Влияние фунгицида Колосаль на структуру популяции возбудителя бурой ржавчины пшеницы по признакам патогенности и чувствительности. Микология и фитопатология, 56(1), 52–63. https://doi.org/10.31857/S0026364822010044. EDN: https://elibrary.ru/ROWMIY

Волкова, Г. В., Яхник, Я. В., Кудинова, О. А. и др. (2024). Грибные патогены зерновых колосовых культур: биология, распространение, вредоносность, методы учёта, сбора и хранения биоматериала. Создание искусственных инфекционных фонов: научно практические рекомендации (98 с.). Краснодар: ФГБНУ ФНЦБЗР. ISBN: 978-5-93491-974-1. EDN: https://elibrary.ru/RFYZXL

Дьяков, Ю. Т., & Еланский, С. Н. (2007). Популяционная генетика Phytophthora infestans. В Микология сегодня (Т. 1, с. 107–139). Москва: Национальная академия микологии.

Волкова, Г. В., Яхник, Я. В., Кремнева, О. Ю., & Мерзликина, Е. Н. (2022). Подбор оптимальной питательной среды для культивирования Pyrenophora teres Drechsler. Вестник Ульяновской ГСХА, (3 (59)). https://doi.org/10.18286/1816-4501-2022-3-122-127. EDN: https://elibrary.ru/HVVIYF

Пыжикова, Г. В. (1972). Влияние температуры на инфекцию и развитие жёлтой ржавчины пшеницы. Микология и фитопатология, 6(3), 51–53.

Гришечкина, Л. Д., Долженко, В. И., Кунгурцева, О. В. и др. (2020). Развитие исследований по формированию современного ассортимента фунгицидов. Агрохимия, (9), 32–47. https://doi.org/10.31857/S0002188120090070. EDN: https://elibrary.ru/FVOOLD

Санин, С. С. (1975). Методы определения количества спор, образуемых ржавчинными и другими фитопатогенными грибами. Микология и фитопатология, 9(3), 443–445.

Тютерев, С. Л. (2001). Проблемы устойчивости фитопатогенов к новым фунгицидам. Вестник защиты растений, (1), 38–53. EDN: https://elibrary.ru/ZISGCP

Гвоздева, М. С., Данилова, А. В., Кудинова, О. А. и др. (2024). Чувствительность возбудителя карликовой ржавчины ячменя (Puccinia hordei G.H. Otth.) к фунгицидам — производным триазолов и стробилуринов. Агрохимия, (11), 32–38. https://doi.org/10.31857/S0002188124110051. EDN: https://elibrary.ru/AHVZMB

Яхник, Я. В., & Волкова, Г. В. (2024). Чувствительность возбудителя сетчатой пятнистости листьев (Pyrenophora teres) к двухкомпонентным фунгицидам на основе триазолового и стробилуринового классов. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии, (2), 127–138. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-2-127-138. EDN: https://elibrary.ru/SILTVB

Abebe, W. (2021). Barley net blotch disease management: a review. International Journal of Environment Agriculture Research, 7(9), 69–81. https://doi.org/10.5281/zenodo.5554528

Yang, L., Gao, F., Shang, L., Zhan, J., & McDonald, B. A. (2013). Association between virulence and triazole tolerance in the phytopathogenic fungus Mycosphaerella graminicola. PLoS One, 8(3), e59568. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0059568

Hussain, B., Mohiddin, M. A., Wani, S. H. et al. (2024). Characterization of barley genotypes and their biochemical responses against leaf rust (Puccinia hordei) disease under cold arid environment. Polish Journal of Environmental Studies, 33(1), 185–195. https://doi.org/10.15244/pjoes/170775. EDN: https://elibrary.ru/SCDXOP

Yang, L. N., He, M. H., Ouyang, H. B. et al. (2019). Cross resistance of the pathogenic fungus Alternaria alternata to fungicides with different modes of action. BMC Microbiology, 19(1), 1–10. https://doi.org/10.1186/s12866-019-1574-8. EDN: https://elibrary.ru/UNUBDI

Sierotzki, H., Frey, R., Wullschleger, J. et al. (2007). Cytochrome b gene sequence and structure of Pyrenophora teres and P. tritici repentis and implications for QoI resistance. Pest Management Science, 63(3), 225–233. https://doi.org/10.1002/ps.1330

Danilova, A. V., & Volkova, G. V. (2022). Virulence of barley leaf rust in the South of Russia in 2017–2019. Spanish Journal of Agricultural Research, 20(1), 1001. https://doi.org/10.5424/sjar/2022201-18337. EDN: https://elibrary.ru/WIJUQZ

Mair, W. J., Deng, W., Mullins, J. G. L. et al. (2016). Demethylase inhibitor fungicide resistance in Pyrenophora teres f. sp. teres associated with target site modification and inducible overexpression of Cyp51. Frontiers in Microbiology, 7, 1279. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01279. EDN: https://elibrary.ru/XUCLWV

Afanasenko, O. S., Jalli, M., Pinnschmidt, H. O. et al. (2009). Development of an international standard set of barley differential genotypes for Pyrenophora teres f. teres. Plant Pathology, 58(4), 665–676. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2009.02062.x. EDN: https://elibrary.ru/LLWTHJ

Dinglasan, E. (2019). Genetic characterization of resistance to Pyrenophora teres f. teres in the international barley differential Canadian lake shore. Frontiers in Plant Science, 10, 326. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00326. EDN: https://elibrary.ru/XUAIEQ

Semar, M., Strobel, D., Koch, A. et al. (2007). Field efficacy of pyraclostrobin against populations of Pyrenophora teres containing the F129L mutation in the cytochrome b gene. Journal of Plant Diseases and Protection, 114(3), 117–119. https://doi.org/10.1007/BF03356718. EDN: https://elibrary.ru/DUGXKW

FRAC. (2020). List of first confirmed cases of plant pathogenic organisms resistant to disease control agents. Brussels: CropLife International.

Yin, Y., Miao, J., Shao, W. et al. (2023). Fungicide resistance: progress in understanding mechanism, monitoring, and management. Phytopathology, 113(4), 707–718. https://doi.org/10.1094/PHYTO-10-22-0370-KD. EDN: https://elibrary.ru/NSVMRF

Cook, N. M., Chng, S., Woodman, T. L. et al. (2021). High frequency of fungicide resistance associated mutations in the wheat yellow rust pathogen Puccinia striiformis f. sp. tritici. Pest Management Science, 77(7), 3358–3371. https://doi.org/10.1002/ps.6380. EDN: https://elibrary.ru/CURFLE

Duplessis, S., Lorrain, C., Petre, B. et al. (2021). Host adaptation and virulence in heteroecious rust fungi. Annual Review of Phytopathology, 59(1), 403–422. https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-020620-121149. EDN: https://elibrary.ru/XYPCEI

Lucas, J. A., Hawkins, N. J., & Fraaije, B. A. (2015). The evolution of fungicide resistance. Advances in Applied Microbiology, 90, 29–92. https://doi.org/10.1016/bs.aambs.2014.09.001. EDN: https://elibrary.ru/YEYUVV

Marzani, Q. A., Swarbrick, P., & Rossall, S. (2013). Correlation of the F129L mutation in Pyrenophora teres, the pathogen of net blotch of barley, with the efficacy of QoI fungicides. IOSR Journal of Agriculture and Veterinary Science, 3(4), 66–72. https://doi.org/10.9790/2380-0346672

Amouzoune, M., Amri, A., Benkirane, R. et al. (2022). Mining and predictive characterization of resistance to leaf rust (Puccinia hordei Otth.) using two subsets of barley genetic resources. Genetic Resources and Crop Evolution, 1–15. https://doi.org/10.1007/s10722-021-01268-4. EDN: https://elibrary.ru/ITUWVG

Nei, M. (1972). Genetic distance between populations. The American Naturalist, 106(949), 283–292. https://doi.org/10.1086/282771

Tomić, A., Trkulja, V., Matić, S. et al. (2024). Net blotch (Pyrenophora teres Drechsler): an increasingly significant threat to barley production. Plant Protection Science, 60(1), 1–30. https://doi.org/10.17221/122/2023-PPS. EDN: https://elibrary.ru/UGGCVL

Oliver, R. P. (2014). A reassessment of the risk of rust fungi developing resistance to fungicides. Pest Management Science, 70(11), 1641–1645. https://doi.org/10.1002/ps.3767

Peever, T. L., & Milgroom, M. G. (1993). Genetic correlations in resistance to sterol biosynthesis inhibiting fungicides in Pyrenophora teres. Phytopathology, 83(10), 1076–1082. https://doi.org/10.1094/Phyto-83-1076

Backes, A., Guerriero, G., Ait Barka, E., & Jacquard, C. (2021). Pyrenophora teres: taxonomy, morphology, interaction with barley, and mode of control. Frontiers in Plant Science, 12, 614951. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.614951. EDN: https://elibrary.ru/COFHFY

Ransom, J. K., & McMullen, M. V. (2008). Yield and disease control on hard winter wheat cultivars with foliar fungicides. Agronomy Journal, 100(4), 1130–1137. https://doi.org/10.2134/agronj2007.0397

Russell, P. E. (1995). Fungicide resistance: occurrence and management. The Journal of Agricultural Science, 124(3), 317–323. https://doi.org/10.1017/S0021859600073275

Russell, P. E. (2003). Sensitivity baselines in fungicide resistance research and management (FRAC Monograph No. 3). Brussels: CropLife International.

Sánchez Torres, P. (2021). Molecular mechanisms underlying fungicide resistance in citrus postharvest green mold. Journal of Fungi, 7(9), 783–801. https://doi.org/10.3390/jof7090783. EDN: https://elibrary.ru/YUQQJN

Zhan, G., Ji, F., Zhao, J. et al. (2022). Sensitivity and resistance risk assessment of Puccinia striiformis f. sp. tritici to triadimefon in China. Plant Disease, 106(6), 1690–1699. https://doi.org/10.1094/pdis-10-21-2168-re. EDN: https://elibrary.ru/LFETDX

Ji, F., Zhou, A., Liu, B. et al. (2023). Sensitivity of Puccinia triticina f. sp. tritici from China to triadimefon and resistance risk assessment. Plant Disease, 107(12), 3877–3885. https://doi.org/10.1094/PDIS-02-23-0277-RE. EDN: https://elibrary.ru/MHLYVD

Lammari, H. I., Rehfus, A., Stammler, G., & Benslimane, H. (2020). Sensitivity of the Pyrenophora teres population in Algeria to quinone outside inhibitors, succinate dehydrogenase inhibitors and demethylation inhibitors. The Plant Pathology Journal, 36(3), 218–230. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.09.2019.0237. EDN: https://elibrary.ru/NHWZXA

Serenius, M., & Manninen, O. (2008). Prochloraz tolerance of Pyrenophora teres population in Finland. Agriculture and Food Science, 15(1), 35–42. https://doi.org/10.2137/145960606777245588. EDN: https://elibrary.ru/MKEMZB

Sheridan, J. E., Grbavac, N., & Sheridan, M. H. (1985). Triadimenol insensitivity in Pyrenophora teres. Transactions of the British Mycological Society, 85, 338–341.

Thind, T. S. (2022). New insights into fungicide resistance: a growing challenge in crop protection. Indian Phytopathology, 75(4), 927–939. https://doi.org/10.1007/s42360-022-00550-4. EDN: https://elibrary.ru/UWKIPN

Volkova, G., & Yakhnik, Y. (2022). Pyrenophora teres: population structure, virulence and aggressiveness in Southern Russia. Saudi Journal of Biological Sciences, 29(10), 103401. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2022.103401. EDN: https://elibrary.ru/ZDQWFP

References

Volkova, G. V., Kudinova, O. A., Gladkova, E. V., Vaganova, O. F., Danilova, A. V., & Matveeva, I. P. (2018). Virulence of pathogen populations causing rust in cereal crops. 38 p. Krasnodar: IP Dedkova S. A. ISBN: 978 5 905120 07 7. EDN: https://elibrary.ru/YAPANV

Volkova, G. V. (1995). Fungicide resistant form of the yellow wheat rust pathogen. Agrochemistry, (1), 79–83. EDN: https://elibrary.ru/SJRJUV

Volkova, G. V., & Yakhnik, Ya. V. (2023). Sensitivity of the barley net blotch pathogen (Pyrenophora teres Drechsler) to fungicides. Russian Agricultural Science, (6), 33–37. https://doi.org/10.31857/S2500262723060078. EDN: https://elibrary.ru/NJHIXM

Gvozdeva, M. S., & Volkova, G. V. (2022). Effect of the fungicide Kolosal on the population structure of the brown wheat rust pathogen in terms of pathogenicity and sensitivity traits. Mycology and Phytopathology, 56(1), 52–63. https://doi.org/10.31857/S0026364822010044. EDN: https://elibrary.ru/ROWMIY

Volkova, G. V., Yakhnik, Ya. V., Kudinova, O. A., et al. (2024). Fungal pathogens of cereal crops: biology, distribution, harmfulness, methods of accounting, collection and storage of biomaterial. Creation of artificial infectious backgrounds: scientific and practical recommendations. 98 p. Krasnodar: FGBNU FNTSBZR. ISBN: 978 5 93491 974 1. EDN: https://elibrary.ru/RFYZXL

D’yakov, Yu. T., & Elanskiy, S. N. (2007). Population genetics of Phytophthora infestans. In Mycology Today (Vol. 1, pp. 107–139). Moscow: National Academy of Mycology

Volkova, G. V., Yakhnik, Ya. V., Kremneva, O. Yu., & Merzlikina, E. N. (2022). Selection of an optimal nutrient medium for cultivation of Pyrenophora teres Drechsler. Bulletin of Ulyanovsk State Agricultural Academy, (3 (59)). https://doi.org/10.18286/1816-4501-2022-3-122-127. EDN: https://elibrary.ru/HVVIYF

Pyzhikova, G. V. (1972). Effect of temperature on infection and development of yellow wheat rust. Mycology and Phytopathology, 6(3), 51–53

Grishechkina, L. D., Dolzhenko, V. I., Kungurtseva, O. V., et al. (2020). Development of research on the formation of a modern range of fungicides. Agrochemistry, (9), 32–47. https://doi.org/10.31857/S0002188120090070. EDN: https://elibrary.ru/FVOOLD

Sanin, S. S. (1975). Methods for determining the number of spores produced by rust and other phytopathogenic fungi. Mycology and Phytopathology, 9(3), 443–445

Tyuterev, S. L. (2001). Problems of phytopathogen resistance to new fungicides. Plant Protection Bulletin, (1), 38–53. EDN: https://elibrary.ru/ZISGCP

Gvozdeva, M. S., Danilova, A. V., Kudinova, O. A., et al. (2024). Sensitivity of the dwarf barley rust pathogen (Puccinia hordei G.H. Otth.) to triazole and strobilurin fungicides. Agrochemistry, (11), 32–38. https://doi.org/10.31857/S0002188124110051. EDN: https://elibrary.ru/AHVZMB

Yakhnik, Ya. V., & Volkova, G. V. (2024). Sensitivity of the net blotch leaf pathogen (Pyrenophora teres) to two component fungicides based on triazole and strobilurin classes. Proceedings of the Timiryazev Agricultural Academy, (2), 127–138. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-2-127-138. EDN: https://elibrary.ru/SILTVB