Race-specific leaf and root resistance of winter oilseed rape (Brassica napus L.) to Xanthomonas campestris pv. campestris

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Researchers from France, Serbia, and Russia have reported the spread of Black Rot in winter rape crop. The cultivation of resistant varieties and hybrids is considered to be the most effective method of reducing the economic damage caused by the disease. The complexity of breeding for resistance to Black Rot lies in the presence of at least 11 races of the pathogen Xanthomonas campestris pv. campestris, each of which requires its own resistance gene. Studies of race-specific resistance of winter rapeseed are limited to the study of resistance to 1 and 4 races of Xanthomonas campestris pv. campestris using leaf-piercing technique.

Purpose. The objective of this research is to study the manifestation of leaf and root resistance of rapeseed to Black Rot and to identify sources of high race-specific resistance to 1, 3, 4, and 6 races of Xanthomonas campestris pv. campestris.

Materials and methods. Artificial screening of resistance to black rot was carried out using a genetic collection of winter rapeseed, represented by 30 accessions. Inoculation using bacterial suspensions of Xanthomonas campestris pv. сampestris was conducted under controlled conditions of a climate chamber. The inoculation process involved leaf-piercing technique by clipping the leaf edges near the veins using forceps or root traumatization. Black rot resistance or susceptibility were estimated on a two-point scale.

Results. One source of leaf resistance to race 4 of Xanthomonas campestris pv. campestris “Tegg” was identified in the genetic collection of winter rapseed. When plants were inoculated using the root traumatization system, the samples Dagg with root resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris race 4 and Fagg with root resistance to race 3 were identified.

Conclusion. Two independent race-specific systems of resistance to black rot have been identified in winter rapeseed, which are manifested using different methods of inoculation with Xanthomonas campestris pv. campestris pathogen. The identified sources of resistance can be used in rapeseed breeding programs for resistance. Hybridologic and molecular genetic analysis of each of the identified resistance systems is required.

About the authors

Anastasiia V. Vishnyakova

Russian State  Agrarian  University  -  Moscow  Timiryazev  Agricultural Academy

Author for correspondence.
Email: a.vishnyakova@rgau-msha.ru
ORCID iD: 0000-0002-9160-1164
SPIN-code: 7025-5592
Scopus Author ID: 57302370100
ResearcherId: AAX-8791-2021

Cand. Sc. (Agricultural), Associate Professor of the Department of Botany, Selection and Seed Production of Garden Plants

 

Russian Federation, 49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127550, Russian Federation

Mikhail A. Nikitin

Selection and Seed Center for Vegetable Crops Russian State Agrarian University - Timiryazev Moscow Agricultural Academy

Email: ser-mixail-nikitin@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-5557-1192
SPIN-code: 7660-7226
ResearcherId: HKM-7818-2023

 research engineer

 

Russian Federation, 5, Pasechnaya Str., 5, Moscow, 127550, Russian Federation

Olesya O. Rumiantseva

Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: rumiantsewa.olesya@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-3248-7514
ResearcherId: GSE-5435-2022

1st year Master Student of the Department of Botany, Selection and Seed Production of Garden Plants

 

Russian Federation, 49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127550, Russian Federation

Aleksei A. Mironov

Russian State  Agrarian  University  -  Moscow
Timiryazev  Agricultural Academy

Email: a.mironov@rgau-msha.ru
ORCID iD: 0000-0002-0297-500X
SPIN-code: 5098-6375
Scopus Author ID: 57214231613
ResearcherId: AAD-1773-2022

Cand. Sc. (Agricultural), Assistant professor, Associate Professor of the Department of Botany, Selection and Seed Production of Garden Plants

 

Russian Federation, 49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127550, Russian Federation

Sokrat G. Monakhos

Russian  State  Agrarian  University  -  Moscow Timiryazev  Agricultural Academy

Email: s.monakhos@rgau-msha.ru
ORCID iD: 0000-0001-9404-8862
SPIN-code: 7130-9663
Scopus Author ID: 56052882900
ResearcherId: I-7729-2017

Dr. Sc. (Agricultural), Professor, Head of the Head of the Department of Botany, Selection and Seed Production of Garden Plants

 

Russian Federation, 49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127550, Russian Federation

References

  1. Artemyeva, A. M., Ignatov, A. N., Volkova, A. I., Kocherina, N. V., Konopleva, M. N., & Chesnokov, Yu. V. (2018). Physiological and genetic components of resistance to black rot in doubled haploid lines of Brassica rapa L. Agricultural Biology, 53(1), 157-169. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.1.157rus EDN: https://elibrary.ru/vzwyix
  2. Vo Thi Ngoc Ha, Dzhalilov, F. S., Vinogradova, S. V., Kirovа, E. I., & Ignatov, A. N. (2014). Genetic diversity of the black rot pathogen in Russia: PCR fragment polymorphism. Potato Protection, (2), 21-25.
  3. Vo Thi Ngoc Ha, Dzhalilov, F. S., & Ignatov, A. N. (2015). Evaluation of resistance of different white cabbage hybrids to black rot. Bulletin of the Peoples' Friendship University of Russia. Series: Agronomy and Animal Husbandry, (2), 7-15.
  4. Vo Thi Ngoc Ha, Dzhalilov, F. S., Mazurin, E. S., Kirovа, E. I., Vinogradova, S. V., Shaad, N. V., Laster, D., & Ignatov, A. N. (2014). Spread of a new genotype of Xanthomonas campestris pv. campestris in Russia in 2012. Potato Protection, (2), 26-28.
  5. Dzhalilov, F. S., Korsak, I. V., & Monakhos, G. F. (1995). Comparison of methods for assessing the resistance of cabbage to black rot. Izvestiya Timiryazevskaya Agricultural Academy, (2), 147-153.
  6. Ignatov, A. N., Dzhalilov, F. S., Miroshnikov, K. A., & Evseev, P. V. (2021). Xanthomonas campestris: main results and problems of research of the black rot pathogen of cabbage. Microbial Biotechnology: Fundamental and Applied Aspects, 13, 153-168. https://doi.org/10.47612/2226-3136-2021-13-153-168 EDN: https://elibrary.ru/qpqqt
  7. Lazarev, A. M., Mysnik, E. N., & Ignatov, A. N. (2017). Range and damage zone of cabbage black rot. Plant Protection Bulletin, 1(91), 52-55.
  8. Matveeva, E. V., Ignatov, A. N., Polityko, V. A., & Fokina, V. G. (2008). Bacterial diseases of rapeseed. Protection and Quarantine of Plants, (12), 23-24.
  9. Monakhos, S. G., & Elyshko, N. V. (2015). Resistance of cabbage to black rot. Potato and Vegetables, (9), 38-39.
  10. Orynbaev, A. T., Dzhalilov, F. S., & Monakhos, G. F. (2019). Methods of assessment and inheritance of stem resistance to black rot in white cabbage. Izvestiya Timiryazevskaya Agricultural Academy, (1), 45-55.
  11. Afrin, K. S., Rahim, M. A., Rubel, M. H., Natarajan, S., Song, J., Kim, H., Park, J., & Nou, I. (2018). Development of race-specific molecular marker for Xanthomonas campestris pv. campestris race 3, the causal agent of black rot of crucifers. Canadian Journal of Plant Science, 98(5), 1119-1125. https://doi.org/10.1139/cjps-2018-0035
  12. Ignatov, A., Kuginuki, Y., & Hida, K. (1998). Race-specific reaction of resistance to black rot in Brassica oleracea. European Journal of Plant Pathology, 104(8), 821-827. https://doi.org/10.1023/A:1008642829156
  13. Ignatov, A., Kuginuki, Y., & Hida, K. (2000). Distribution and inheritance of race-specific resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica rapa and B. napus. Journal of Russian Phytopathology, 1, 89-94.
  14. Jelušić, A., Berić, T., Mitrović, P., Dimkić, I., Stanković, S., Marjanović-Jeromela, A., & Popović, T. (2020). New insights into the genetic diversity of Xanthomonas campestris pv. campestris isolates from winter oilseed rape in Serbia. Plant Pathology, 70(1), 35-49. https://doi.org/10.1111/ppa.13273 EDN: https://elibrary.ru/cpiysj
  15. Lema, M., Soengas, P., Velasco, P., Francisco, M., & Cartea, M. E. (2011). Identification of Sources of Resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica napus Crops. Plant Disease, 95(3), 292-297. https://doi.org/10.1094/PDIS-06-10-0428 EDN: https://elibrary.ru/okxkzr
  16. Lu, L., Monakhos, S. G., Lim, Y. P., & Yi, S. Y. (2021). Early defense mechanisms of Brassica oleracea in response to attack by Xanthomonas campestris pv. campestris. Plants, 10(12), 2705. https://doi.org/10.3390/plants10122705 EDN: https://elibrary.ru/kvcjgg
  17. Mansfield, J., Genin, S., Magori, S., Citovsky, V., Sriariyanum, M., Ronald, P., Dow, M., Verdier, V., Beer, S. V., Machado, M. A., Toth, I., Salmond, G., & Foster, G. D. (2012). Top 10 plant pathogenic bacteria in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology, 13(6), 614-629. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x EDN: https://elibrary.ru/rntqyz
  18. Popović, T., Balaž, J., Starović, M., Trkulja, N., Ivanović, Ž., Ignjatov, M., & Jošić, D. (2013). First Report of Xanthomonas campestris pv. campestris as the Causal Agent of Black Rot on Oilseed Rape (Brassica napus) in Serbia. Plant Disease, 97(3), 418. https://doi.org/10.1094/PDIS-07-22-1389-PDN
  19. Popović, T., Mitrović, P., Jelušić, A., Dimkić, I., Marjanović-Jeromela, A., Nikolić, I., & Stanković, S. (2019). Genetic diversity and virulence of Xanthomonas campestris pv. campestris isolates from Brassica napus and six Brassica oleracea crops in Serbia. Plant Pathology, 68(8), 1448-1457. https://doi.org/10.1111/ppa.13064 EDN: https://elibrary.ru/vnoukw
  20. Rubel, M. H., Robin, A. H. K., Natarajan, S., Vicente, J. G., Kim, H., Park, J., & Nou, I. (2017). Whole-Genome Re-Alignment Facilitates Development of Specific Molecular Markers for Races 1 and 4 of Xanthomonas campestris pv. campestris, the Cause of Black Rot Disease in Brassica oleracea. International Journal of Molecular Sciences, 18(12), 2523. https://doi.org/10.3390/ijms18122523 EDN: https://elibrary.ru/ykarre
  21. Vicente, J. G., Taylor, J. D., Sharpe, A. G., Parkin, I. A. P., Lydiate, D. J., & King, G. J. (2002). Inheritance of race-specific resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica Genomes. Phytopathology, 92(10), 1032-1148. https://doi.org/10.1094/PHYTO.2002.92.10.113 EDN: https://elibrary.ru/lzvbmj
  22. Vicente, J. G., & Holub, E. B. (2012). Xanthomonas campestris pv. campestris (cause of black rot of crucifers) in the genomic era is still a worldwide threat to brassica crops. Molecular Plant Pathology, 14(1), 2-18. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2012.00833.x EDN: https://elibrary.ru/rouenv
  23. Zubko, O., Monakhos, S., & Monakhos, G. (2018). Rb gene introgression from Brassica carinata to Brassica oleracea. Acta Hortic, 1202, 107-112. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2018.1202.16 EDN: https://elibrary.ru/aeuuxk

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».