ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ КАРТОФЕЛЯ НА НАЛИЧИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ УСТОЙЧИВОСТИ К ФИТОПАТОГЕНАМ


https://doi.org/10.18699/VJ18.326

Полный текст:


Аннотация

Создание устойчивых к фитопатогенам сортов – наиболее надежный и экономичный способ снижения потерь урожайности картофеля. Выведение таких сортов возможно при использовании в селекционной работе генетических источников устойчивости. Применение ДНК-маркеров для идентификации ценных генотипов, в том числе форм с несколькими генами устойчивости, позволяет существенно повысить эффективность селекции. Разработка технологии мультиплексной ПЦР для одновременного тестирования сортов и селекционных линий по нескольким генам, контролирующим устойчивость к вирусам и нематодам, является новым подходом в использовании ДНК-маркеров. Цель работы: скрининг методом мультиплексной ПЦР образцов картофеля коллекции Нарымского отдела селекции и семеноводства СибНИИСХиТ – филиала СФНЦА РАН на наличие генов устойчивости к золотистой и бледной нематодам, раку, а также вирусам X и Y. Проведена оценка 40 образцов на присутствие в геноме генов устойчивости к раку картофеля (Sen1), к вирусу X (Rx),  вирусу Y (Ryadg, Rychc, Rysto), золотистой цистообразующей картофельной нематоде (H1, Gro1-4), бледной картофельной нематоде (Gpa2) с помощью генетических маркеров. В выборку вошли 2 сорта, 3 популяции, полученные от самоопыления сорта Идеал, и 35 индивидуально отобранных гиб ридов картофеля. В результате исследования маркер NL25 (ген Sen1) обнаружен у 19 образцов; маркер PVX (ген Rx) – у 13 об разцов; маркер RYSC3312 (ген Ryadg) – у 10 образцов; маркер YES3-3A341 (ген Rysto) – у 5 образцов; маркеры TG 689141, 57R450,  N195337(ген H1) – у 12 образцов; маркер Gro1-4-1602 (ген Gro1-4) –  у 6 образцов; маркер Gpa2-2452 (ген Gpa2) – у 13 образцов. По комплексу хозяйственно полезных признаков выделился образец С-31-15, обладающий высокими показателями урожайности и качества и являющийся носителем генетических маркеров устойчивости к вирусам X (Rx), Y (Rysto), золотистой цистообразующей картофельной нематоде (H1, Gro1-4), бледной нематоде (Gpa2).

Об авторах

А. Б. Сайнакова
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа – филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наук
Россия
Томск


М. С. Романова
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа – филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наук
Россия
Томск


С. Н. Красников
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа – филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наук
Россия
Томск


О. В. Литвинчук
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа – филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий Российской академии наук
Россия
Томск


Я. И. Алексеев
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; ООО Синтол
Россия
Москва


А. В. Никулин
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии
Россия
Москва


Е. В. Терентьева
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; ООО Синтол
Россия
Москва


Список литературы

1. Antonova O.Yu., Shvachko N.A., Novikova L.Yu., Shuvalov O.Yu., Kostina L.I., Klimenko N.S., Shuvalova A.R., Gavrilenko T.A. Genetic diversity of potato varieties bred in Russia and near­abroad countries based on polymorphism of SSR­loci and markers associated with resistance R­genes.Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2016;20(5):596606. DOI 10.18699/VJ16.181 (in Russian)

2. Asano K., Kobayashi A., Tsuda S., Nishinaka M., Tamiya S. DNA marker assisted evaluation of potato genotypes for potential resistance to potato cyst nematode pathotypes not yet invading into Japan. Breed. Sci. 2012;62:142­150. DOI 10.1270/jsbbs.62.142.

3. Barone A., Ritter E., Schachtschabel U., Debener T., Salamini F., Gebhardt C. Localization by restriction fragment length polymorphism mapping in potato of a major dominant gene conferring resistance to the potato cyst nematode Globodera rostochiensis. Mol. Gen. Genet. 1990;224(2):177­182. DOI 10.1007/BF00271550.

4. Biryukova V.A., Shmyiglya I.V., Abrosimova S.B., Manankov V.V., Mityushkin A.V., Rogozina E.V., Kiru S.D., Chalaya N.A., Meleshin A.A., Zharova V.A. The use of molecular markers in breeding for potato cyst nematode resistance. Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics, and Breeding. 2017;178(1):92­103. (in Russian)

5. Biryukova V.A., Shmyiglya I.V., Abrosimova S.B., Zapekina T.I., Meleshin A.A., Mityushkin A.V., Manankov V.V. Molecular markerbased search for sources of genes for resistance to pathogens among accessions of breeding–genetic collections of the All­Russia Research Institute of Potato Farming. Zashhita kartofelya = Potato Protection.2015;1:3­7. (in Russian)

6. Biryukova V.A., Shmyiglya I.V., Meleshin A.A., Mityushkin A.V., Manankov V.V., Abrosimova S.B. Study of genetic collections of the All­Russia Research Institute of Potato Farming with the help of molecular markers. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of Science and Technology of AIC. 2016;30(10):22­26. (in Russian)

7. Biryukova V.A., Zhuravlev A.A., Abrosimova S.B., Kostina L.I., Khromova L.M., Shmyiglya I.V., Morozova N.N., Kirsanova S.N. Use of molecular markers of H1 and Gro1 genes for resistance to golden potato nematode. Doklady Rossiyskoy Akademii Selskokhozyaystvennykh Nauk = Proceedings of the Russian Academy of Agricultural Sciences.2008;6:3­6. (in Russian)

8. Brodie M., Overstall P., Giorgi L. Multicentre, double­blind, randomised comparison between lamotrigine and carbamazepine in elderly patients with newly diagnosed epilepsy. Epilepsy Research. 1999;37(1):81­87.

9. CABI/EPPO. Globodera rostochiensis. Distribution maps of plant diseases. 2011. Available at http://www.cabi.org

10. CABI/EPPO. Synchytrium endobioticum. Distribution maps of plant diseases. 2015. Available at http://www.cabi.org

11. Carputo D., Frusciante L. Classical genetics and traditional breeding. In: Bradeen J.M., Haynes K.G. (Eds.) Genetics, Genomics and Breeding of Potatoes. Enfield, NH: Science Publ., 2011:20­40.

12. EPPO A2 List of pests recommended for regulation as quarantine pests. 2003. Available at https://www.eppo.int/

13. EPPO. Pest quarantine database. Paris, France, 2014. Available at http://www.eppo.int/

14. Ermishin A.P., Svitoch O.V., Voronkova E.V., Luksha V.A., Gukasyan O.N., Polyukhovich Yu.V., Zharich V.M. Otsenka iskhodnogo materiala kartofelya po sostavu i allel’nomu sostoyaniyu genov ustoychivosti k boleznyam i vreditelyam s tsel’yu optimizatsii podbora roditel’skikh form dlya gibridizatsii: metodicheskie rekomendatsii [Assessment of the initial potato material by the composition and allelic state of genes for resistance to diseases and pests in order to optimize the selection of parental forms for crossing: methodical. recommendations]. Minsk: Pravo i ekonomika Publ., 2016. (in Russian)

15. Galek R., Rurek M., De Jong W.S., Pietkiewicz G., Augustyniak H., Sawicka­Sienkiewicz E. Application of DNA markers linked to the potato H1 gene conferring resistance to pathotype Ro1 of Globodera rostochiensis. J. Appl. Genetics. 2011;52(4):407­411. DOI 10.1007/s13353­011­0056­y.

16. Gebhardt C. Bridging the gap between genome analysis and precision breeding in potato. Trends Genet. 2013;29(4):248­256. DOI 10.1016/j.tig.2012.11.006.

17. Gebhardt C., Bellin D., Henselewski H., Lehmann W., Schwarzfischer J., Valkonen J. Marker­assisted combination of major genes for pathogen resistance in potato. Theor. Appl. Genet. 2006;112(8):14581464. DOI 10.1007/s00122­006­0248­8.

18. Hehl R., Faurie E., Hesselbach J., Salamini F., Whitham S., Baker B., Gebhardt C. TMV resistance gene N homologues are linked to Synchytrium endobioticum resistance in potato. Theor. Appl. Genet. 1999;98:379­386.

19. Kasai K., Morikawa Y., Sorri V.A., Valkonen J.P.T., Gebhardt C., Watanabe K.N. Development of SCAR markers to the PVY resistance gene Ryadg based on a common feature of plant disease resistance genes. Genome. 2000;43:1­8.

20. Khiutti А.V., Antonova O.Yu., Mironenko N.V., Gavrilenko T.A., Afanasenko O.S. Potato resistance to quarantine diseases. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2017;21(1):51­61. DOI 10.18699/VJ17.223. (in Russian)

21. Kuznetsova M.A. Potato protection. Zashchita i Karantin Rasteniy = Plant Protection and Quarantine. 2007;5:62(2). (in Russian)

22. Lellbach H., Effmert M. Ergebnisse einer Diallelanalyse zur Vererung der Resistenz gegen Synchytrium endobioticum (Schilb.) Perc., pathotyp 1 (D1) bei Kartoffeln (Solanum tuberosum L.). Potato Res. 1990;33(2):251­256.

23. Limantseva L., Mironenko N., Shuvalov O., Antonova O., Khiutti A., Novikova L., Afanasenko O., Spooner D., Gavrilenko T. Characterization of resistance to Globodera rostochiensis pathotype Ro1 in cultivated and wild potato species accessions from the Vavilov Institute of Plant Industry. Plant Breed. 2014;133(5):660­665.

24. Luksha V.I., Voronkova E.V., Gukasyan O.N., Ermishin A.P. Evaluation of primary dihaploids of S. tuberosum for the presence of resistance genes to diseases and pests by PCR analysis. Sbornik nauchnykh trudov Instituta genetiki i tsitologii NAN Belarusi «Molekulyarnaya i prikladnaya genetika» [Proceedings of the Institute of Genetics and Cytology, National Academy of Sciences of Belarus, series “Molecular and Applied Genetics”]. Minsk, 2012;13:82­87. (in Russian)

25. Milbourne D., Pande B., Bryan G.J. Ch. 12. Potato. In: Kole C. (Ed.). Genome Mapping and Molecular Breeding in Plants. Vol. 3. Pulses, Sugar and Tuber Crops. Springer, 2007; 205­236.

26. Milczarek D., Flis B., Przetakiewicz А. Suitability of molecular markers for selection of potatoes resistant to Globodera spp. Am. J. Potato Res. 2011;88:245­255. DOI 10.1007/s12230­011­9189­0.

27. Milczarek D., Przetakiewicz A., Kaminski P., Flis B. Early selection of potato clones with the H1 resistance gene – the relation of nematode resistance to quality characteristics. Czech J. Genet. Plant Breed. 2014;50(4):278­284.

28. Mironenko N.V., Hjutti A.V., Afanasenko O.S. Characteristics of Synchytrium endobioticum populations by virulence, aggressiveness and DNA markers. Mikologiya i fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2009;43(5):460­469. (in Russian)

29. Mori K., Asano K., Tamiya S., Nakao T., Mori M. Challenges of breeding potato cultivars to grow in various environments and to meet different demands. Breed. Sci. 2015;65:3­16. DOI 10.1270/jsbbs.65.3.

30. Mori K., Sakamoto Y., Mukojima N., Tamiya S., Nakao T., Ishii T., Hosaka K. Development of a multiplex PCR method for simultaneous detection of diagnostic DNA markers of five disease and pest resistance genes in potato. Euphytica. 2011;180:347­355.

31. Natsional’nyy doklad o karantinnom fitosanitarnom sostoyanii na territorii Rossiyskoy Federatsii v 2016 godu [National report on quarantine phytosanitary conditions in the Russian Federation in 2016]. Аvailable at https://www.fsvps.ru/fsvps-docs/ru/usefulinf/files/nd2017.pdf. (accessed 17 December 2017) (in Russian)

32. Ross H. Potato breeding ­ Problems and perspectives. Suppl. to J. Plant Breeding, Paul Parey, Berlin and Hamburg, 1986. [Russ. ed.: Ross H. Selektsiya kartofelya – problemy i perspektivy. Moscow, Agropromizdat, 1989.].

33. Schultz L., Cogan N.O.I., McLean K., Dale M.F.B., Bryan G.J., Forster J.W., Slater A.T. Evaluation and implementation of a potential diagnostic molecular marker for H1­conferred potato cyst nematode resistance in potato (Solanum tuberosum L.). Plant Breed. 2012; 131:315­321. DOI 10.1111/j.1439­0523.2012.01949.x.

34. Simakov E.A., Sklyarova N.P., Yashina I.M. Methodical Guide on the Technology of the Potato Breeding Process. Moscow: Dostizheniya nauki i tekhniki APK Publ., 2006. (in Russian)

35. Simko I., Jansky S., Stephenson S., Spooner D. Genetics of resistance to pests and disease. In: Vreugdenhil R., Vreugdenhil D., Bradshaw J., Gebhardt Ch., Govers F., Taylor M., MacKerron D., Ross H. (Eds.) Potato Biology and Biotechnology: Advances and Perspectives. Amsterdam: Elsevier, 2007;7:117­155.

36. Slater A.T., Cogan N.O., Forster J.W. Cost analysis of the application of marker­assisted selection in potato breeding. Mol. Breed. 2013; 32(2):299­310. DOI 10.1007/s11032­013­9871­7.

37. Slater A.T., Cogan N.O., Hayes B.J., Schultz L., Dale M.F., Bryan G.J., Forster J.W. Improving breeding efficiency in potato using molecular and quantitative genetics. Theor. Appl. Genet. 2014;127(11):22792292. DOI 10.1007/s00122­014­2386­8.

38. Song Y.S., Hepting L., Schweizer G., Hartl L., Wenzel G., Schwarzfischer A. Mapping of extreme resistance to PVY (Rysto) on chromosome XII using anther­culture­derived primary dihaploid potato lines. Theor. Appl. Genet. 2005;111:879­887.

39. Toxopeus H.J., Huijsman C.A. Breeding for resistance to potato root eelworm. I. Preliminary data concerning the inheritance and the nature of resistance. Euphytica. 1953;2(3):180­186. DOI 10.1007/BF00053725.

40. Van der Voort J.R., Wolters P., Folkertsma R., Hutten R., van Zandvoort P., Vinke H., Kanyuka K., Bendahmane A., Jacobsen E., Janssen R., Bakker J. Mapping of the cyst nematode resistance locus Gpa2 in potato using a strategy based on comigrating AFLP markers. Theor. Appl. Genet. 1997;95(5):874­880. DOI 10.1007/s001220050638.

41. Van der Vossen E.A.G., van der Voort J.R., Kanyuka K., Bendahmane A., Sandbrink H., Baulcombe D.C., Bakker J., Stiekema W.J., Klein­Lankhorst R.M. Homologues of a single resistance­gene cluster in potato confer resistance to distinct pathogens: a virus and a nematode. Plant J. 2000;23(5):567­576. DOI 10.1046/j.1365­313x.2000.00814.x.


Дополнительные файлы

Просмотров: 114

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)