Applicability assessment for seed endophytic fungal microbiome structure in the breeding of soft spring wheat | Применимость оценки структуры микробиома эндофитных грибов семенного материала в селекции мягкой яровой пшеницы

English. The results of studying the structure of the endophytic fungal community in seeds of high yielding genotypes of soft spring wheat are presented. The wheat lines were developed using complex breeding and genetic methodological approaches to assess the potential for evaluating breeding material in the development of new commercial varieties. The study aims to investigate the community of endophytic fungi, both pathogenic and non pathogenic, in wheat seed grain; to determine the applicability of this type of assessment in breeding for resistance to fungal pathogens; and to understand the complex interactions between plants and the environment. The work utilized genotypes of soft spring wheat developed through modern selection and genetic approaches, including haplo biotechnology and the ecological geographical method for selecting parental pairs in designing complex spring winter hybrids. A microbiological technique was applied to isolate the pathogen on a culture medium and obtain a pure culture, including identification via morphological methods (microscopy). The results of the primary diagnosis were confirmed using polymerase chain reaction (PCR) with primers designed for the ITS region, followed by Sanger sequencing and comparison of nucleotide sequences with the international genetic database. Differences in the architecture of endophytic fungal communities in seed grain were observed depending on the genotype of breeding lines of soft spring wheat. Seven fungal species belonging to five different genera were identified. Pathogenic fungi from the Fusarium and Alternaria genera, as well as non pathogenic fungi from Trichoderm and Clonostachys, were detected. It has been concluded that analysis of the seed microbiome structure may serve as an additional criterion for selecting breeding lines with enhanced disease resistance. Beneficial endophytic communities can be used in selecting resistant wheat varieties and reducing pesticide application.

Russian. Представлены результаты изучения структуры сообщества эндофитных грибов семян высокопродуктивных генотипов мягкой яровой пшеницы, созданных с применением комплексных селекционно-генетических методических подходов 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. В работе использовались 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 последующими секвенированием по Сэнгеру и сравнением нуклеотидных последовательностей с международной базой генетических данных. 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. Сделан вывод: анализ структуры микробиома семян может служить дополнительным критерием при отборе селекционных линий на устойчивость к болезням. Полезные эндофитные сообщества можно использовать для подбора устойчивых сортов пшеницы и сокращения использования пестицидов.