Применение достижений генетики в селекции плодовых культур: вклад Мичуринского отделения Вавиловского общества генетиков и селекционеров


https://doi.org/10.18699/VJ16.178

Полный текст:


Аннотация

В работе представлен обзор исследований, проводимых по частной генетике ведущих плодовых культур (яблоня, груша, вишня). Приведены литературные данные и результаты, полученные специалистами Мичуринского отделения ВОГиС, по изучению и идентификации генов устойчивости к грибным болезням и признаков, определяющих качество плодов, закономерностей наследования устойчивости к низким температурам. Показан опыт использования гибридологического анализа и ДНК-маркирования для выявления генотипов, несущих целевые аллели генов колонновидности яблони (Со), карликовости груши (PcDw), слаборослости вишни (O2). Показано, что молекулярные маркеры не всегда дают надежные результаты для выявления колонновидного габитуса у сеянцев яблони. На основе молекулярно-генетического анализа исходных форм и гибридных сеянцев яблони выделены генотипы, содержащие целевые аллели генов моногенной устойчивости к парше Rvi6, в том числе с гомозиготным генотипом (Rvi6), а также с аллелями генов, вовлеченных в контроль биосинтеза этилена (Md-ACS1 и Md-AC01) и экспансина (Md-Exp7) в плодах, определяющих их длительную лежкость и твердость мякоти. Созданы новые высокопродуктивные зимостойкие сорта груши, характеризующиеся комплексной устойчивостью к болезням, длительной лежкостью (до восьми месяцев) и высоким качеством плодов. Впервые идентифицированы гены, контролирующие устойчивость вишни к коккомикозу (Coccomyces hiemalis Higg.) (А), слаборослость вишни (О2), терпкость (Та) и сочность (Su) мякоти плодов груши. В результате проведенных исследований в Государственный реестр селекционных достижений включено 35 сортов яблони, 20 – груши, 8 – вишни.

Об авторах

Н. И. Савельев
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина»
Россия
Мичуринск


Н. Н. Савельева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина»
Россия
Мичуринск


Список литературы

1. Жуков О.С., Харитонова Е.Н. Селекция вишни. ВАСХНИЛ. М.: Агропромиздат, 1988.

2. Качалкин М.В. Колонны, которые плодоносят. М., 2011.

3. Кичина В.В. Колонновидные яблони. М.: ВСТИСП, 2006.

4. Мичурин И.В. Сочинения. I–IV. М., 1948.

5. Савельев Н.И. Генетические основы селекции яблони. Мичуринск, 1998.

6. Савельева Н.Н. Биологические и генетические особенности яблони и селекция иммунных к парше и колонновидных сортов. Мичуринск-наукоград РФ, 2016.

7. Савельева Н.Н., Савельева И.Н. Яблоня колонновидная (биология, генетика, селекция). Мичуринск-наукоград РФ, 2012.

8. Седов Е.Н. Селекция и новые сорта яблони. Орел, 2011.

9. Туз А.С., Яковлев С.П. Груша. Достижения селекции плодовых культур и винограда. М., 1983:53-71.

10. Ульяновская Е.В. Новые методологические подходы к созданию иммунных высокоустойчивых к парше сортов яблони. Агро XXI. 2011;1-3:16-18.

11. Урбанович О.Ю. Молекулярные методы идентификации и генотипирования яблони и груши. Минск: Право и экономика, 2013.

12. Хлесткина Е.К. Молекулярные методы анализа структурно-функциональной организации генов и геномов высших растений. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2011;15(4):757-767.

13. Яковлев С.П. Селекция и новые сорта груши. М.: Колос, 1992.

14. Afunian M.R., Goodwin P.N., Hunter D.M. Linkage of Vfa4 in Malus domestica and Malus floribunda with Vf resistance to the apple scab pathogen Venturia inaequalis. Plant Pathol. 2004;53:461-467.

15. Alston F.N., Phillips K.L., Evans K.M. А Malus gene list. Proc. Eucarpia Symp. on Fruit Breed. and Cenetics. Acta Hort. 2000;2(538): 561-565.

16. Alston F.H., Watkins R. Apple breeding at East Malling. Proc. Ecarpia Symp. on Tree Fruit Breeding. Canterbury, 1975:14-29.

17. Bai T. Fine genetic marring of the Co locus controlling columnar growth habit in apple. Mol. Genet. Genomis. 2012;287:437-450.

18. Baldi P., Wolters P.J., Komjanc M., Viola R., Velasco R., Salvi S. Genetic and physical characterization of the locus controlling columnar habit in apple (Malus × domestica Borkh.). Mol. Breeding. 2013; 31(2):429-440.

19. Beckmann J.S., Soller M. Restriction fragment length polymorphisms and genetic improvement of agricultural species. Euphytica. 1986; 35:111-124.

20. Booi M.M., van Dyk M.G., du Preez D.J.G. Rees molecular typing of red and green phenotypes of “Bon Rouge” pear trees, with the use of microsatellites. Acta Hort., 2005;671:293-297.

21. Bouvier L., Bourcy M., Boulay M., Tellier M., Guerif P., Denance C., Durel C.-E., Lespinasse Y. A new pear scab resistance gene Rvp1 from the European pear cultivar “Navara” mars in a genomic region syntenic to an apple scab resistance gene cluster on linkage group 2. Tree Genet. Genomes. 2012;8:53-60. DOI 10.1007/s11295-011-0419-x.

22. Brown A.G., Harvey D.M. The nature and inheritance of sweetness and acidity in the cultivated. Euphytica. 1971;20(1):68-80.

23. Bus V.G.M., Rikkerink E.H., Aldwinckle H.S., Caffier V., Durel C.E., Gardiner S., Gessler C., Groenwold R., Laurens F., Le Cam B. A proposal for the nomenclature of Venturia inaequalis races. Acta Hortic. 2009;814:739-746.

24. Bus V.G.M., Rikkerink E.H.A., Caffier V., Durel C.E., Plummer K.M. Revision of the nomenclature of the differential host-pathogen interactions of Venturia inaequalis and Malus. Ann Rev. Phytopathol. 2011;49:191-193.

25. Cevik V., King G.I. High-resolution genetic analisis ot the Sd-1 aphid resistance locus in Malus SSP. Theor. Appl. Genet. 2002;105:346-354.

26. Chagne D., Crowhurst R.N., Pindo M., Thrimawithana A., Deng C., Ireland H., Fiers M., Dzierzon H., Cestaro A., Fontana P. The draft genome sequence of European pear (Pyrus communis L. “Bartlett”). PLoS ONE. 2014;9(4).

27. Costa F., Stella S., Van de Weg W.E., Guerra W., Cecchinel M., Dallavia J., Koller B., Sansavini S. Role of the genes Md-ACO1 and Md-ACS1 in ethylene production and shelf life of apple (Malus domestica Borkh.). Euphytica. 2005;141:181-190.

28. Costa F., Van de Weg W.E., Stella S. Map position and functional allelic diversity of Md-Exp7, a new putative expansin gene associated with fruit softening in apple (Malus domestica Borkh.) and pear (Pyrus communis). Tree Genet. Genomes. 2008;4:575-586.

29. Dayton D.F., Williams E.B. Independent genes in Malus for resistance to Venturia inaequalis. Proc. Am. Soc. Hortic. Sci. 1968;92:89-94.

30. Decourtye L. Etude de quelques characters a controle le genetique simple chez le pommir (Malus sp.) et le Poirier (Pyrus communis). Ann. Amel. Plantes. 1967;17:243-266.

31. El-Sharkawy I., Jones B., Gentzbittel L., Leliavre J.-M., Pech J.C., Latche A. Differential regulation of ACC synthase genes in colddependent and -independent ripening in pear fruit. Plant Cell Environ. 2004;27:1197-1210.

32. Evans K.M., James C.M. Identification of SCAR markers linked to Pl-w moldew resistance in apple. Theor. Appl. Genet. 2003;106: 178-1183.

33. Gao M., Matsuta N., Murayama H., Toyomasu T., Mitsuhashi W., Dandekar A., Tao R., Nishimura K. Gene expression and ethylene production in transgenic pear (Pyrus communis cv. “La France”) with sense or antisense c DNA encoding ACC oxidase. Plant Sci. 2007; 173:32-42. DOI 10/1016/j.plantsci.2007.03.014.

34. Gessler С., Patocchi A., Kellerhals M., Gianfranceschi L. Molecular marker applied to apple breeding and map-based cloning of resistance genes. IOBC/WPRS Bull. 1997;20:105-109.

35. Gessler C., Pertot I. Vf scab resistance of Malus. Trees-Struct. Funct. 2012;26(1):95-108.

36. Ikeda K., Ushijima K., Yamane H., Tao R., Hauck N.R., Sebolt A.M., Iezzoni A. Linkage and phusical distances between the S-haplotyre S-RNase and SFB genes in sweet cherry. Sex. Plant Reprod. 2005;17(6):289-296.

37. Jacob H.B. Breeding experiments of apple varieties with columnar growth and low chilling requirements. Acta Hortic. 2010:159-164.

38. Karaaslan M., Hrazdina G. Characterization of an expansin gene and its ripening-specific promoter fragments from sour cherry (Prunus cerasus L.) cultivars. Acta Physiol. Plant. 2010;32:1073-1084. DOI 10/1007/s11738-010-0499-5.

39. Knee M., Hatfield S.G.S. Benefits of ethylene removal during apple storage. Ann. Appl. Biol. 1981;98:157-165.

40. Knigt R.L. Abstract bibliography of fruit breeding and genetics to 1960. Malus and Pyrus. Tech. Commun. Bur. Hort. Plant Crops, E. Malling. London, 1963.

41. Knight R.L. Abstract bibliography of fruit breeding and genetics to 1965. Prunus. London: Eastern Press, 1969.

42. Maliepaard C., Alston F.H., Van Arkel G., Brown L.M., Chevreau E., Dunemann F., Evans K.M., Gardiner S., Guilford P., Van Heusden A.W., Janse J., Laurens F., Lynn J.R., Manganaris A.G., Den Nijs A.P.M., Periam N., Rikkerink E., Roche P., Ryder C., Sansavini S., Schmidt H., Tartarini S., Verhaegh J.J., Vrielink-Van Ginkel M., King G.L. Aligning male and female linkage mars of apple (Malus pumilla Mill.) using multiallelic markers. Theor. Appl. Genet. 1998;97:60-73.

43. Moriya S., Okada K., Haji T., Yamamoto T., Abe K. Fine marring of Co, a gene controlling columnar growth habit located on apple (Malus × domestica Borkh.) linkage group 10. Plant Breeding. 2012;131(5): 641-647.

44. Patocchi A., Walser M., Tartarini S., Broggini G., Gennari F., Sansavini S., Gessler C. Identification by genome scanning approach (GSA) of a microsatellite tightly associated to the apple scab resistance gene Vm. Genome. 2005;48:639-636.

45. Patrascu B., Pamfil D., Sestras R., Botez C., Gaboreanu I., Bărbos A., Qin C., Rusu R., Bondrea I., Dîrle E. Marker assisted selection for response attack of Venturia inaequalis in different apple genotypes. Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj. 2006;34:121-132.

46. Patzak J., Paprstein F., Henychova A. Identification of apple scab and powdery mildew resistance genes in Czech apple (Malus × domestica) genetic resources by PCR molecular markers. Czech. J. Genet. Plant Breed. 2011;47:156-165.

47. Pierantoni L., Dondinia L., De Franceshia P., Musacchi S., Winkel B.S.J., Sansavini S. Marring of an anthocyanin-regulating MYB transcription factor and its expression in red and green pear, Prunus communis. Plant Physiol. Bioch. 2010;48:1020-1026. DOI 101016/j.plaphy/2010/09/002.

48. Sampson D.R., Cameron D.F. Inheritance of bronze foliage, extra petals and pendulous habit in ornamental crabapples. Proc. Am. Soc. Hortic. Sci. 1965;86:717-722.

49. Sunako T., Sakuraba W., Senda M., Akada S., Ishikawa R., Niizeki M., Harada T. An allele of the ripening-specifi c 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase gene (ACS1) in apple fruit with a long storage life. Plant Physiol. 1999;119:1297-1304.

50. Tartarini S., Gianfranceschi L., Sansavini S. Development of reliable PCR markers for the selection of the Vf gene conferring scab resistance in apple. Plant Breeding. 1999;118:183-186.

51. Tartarini S., Sansavini S., Vinatzer B., Gennari F., Domizi C. Efficiency of marker assisted selection (MAS) for the Vf scab resistance gene. Acta Hortic. 2000;538:549-552.

52. Tobutt K.P. Breeding columnar apple varieties at East Malling. Acta Hortic. 1985;159:63-68.

53. Velasco R., Zharkikh A., Affourtit J., Dhingra A., Cestaro A., Kalyanaraman A., Fontana P., Bhatnagar S.K., Troggio M., Pruss D., Salvi S., Pindo M., Baldi P., Castelletti S., Cavaiuolo M., Coppola G., Costa F., Cova V., Dal Ri A., Goremykin V., Komjanc M., Longhi S., Magnago P., Malacarne G., Malnoy M., Micheletti D., Moretto M., Perazzolli M., Si-Ammour A., Vezzulli S., Zini E., Eldredge G., Fitzgerald L.M., Gutin N., Lanchbury J., Macalma T., Mitchell J.T., Reid J., Wardell B., Kodira C., Chen Z., Desany B., Niazi F., Palmer M., Koepke T., Jiwan D., Schaeffer S., Krishnan V., Wu C., Chu V.T., King S.T., Vick J., Tao Q., Mraz A., Stormo A., Stormo K., Bogden R., Ederle D., Stella A., Vecchietti A., Kater M.M., Masiero S., Lasserre P., Lespinasse Y., Allan A.C., Bus V., Chagné D., Crowhurst R.N., Gleave A.P., Lavezzo E., Fawcett J.A., Proost S., Rouzé P., Sterck L., Toppo S., Lazzari B., Hellens R.P., Durel C.E., Gutin A., Bumgarner R.E., Gardiner S.E., Skolnick M., Egholm M., Van de Peer Y., Salamini F., Viola R. The genome of the domesticated apple (Malus domestica Borkh.). Nat. Genet. 2010; 42(10):833-839.

54. Vinatzer B., Patocchi A., Gianfranceschi L., Tartarini S., Zhang H.B., Gessler C., Sansavini S. Apple contains receptor-like genes homologous to the Cladosporium fulvum resistance gene family of tomato with a cluster of genes cosegregating with Vf apple scab resistance. Mol. Plant-Microbe In. 2001;14:508-515.

55. Wang C., Tian Y., Buck E.J., Gardiner S.E., Dai H., Jia Y. Genetic mapping of PcDw determining pear dwarf trait. J. Am. Soc. Hort. Sci. 2011;136(1):48-53.

56. Wolters P.J., Schouten H.J., Velasco R., Si-Ammour A., Baldi P. Evidence for regulation of columnar habit in apple by a putative 2OGFe(II) oxygenase. New Phytol. 2013;200:993-999.

57. Xu Y., Crouch J.H. Marker-assisted selection in plant breeding: from publications to practice. Crop Sci. March-April. 2008;48: 391-407.


Дополнительные файлы

Просмотров: 287

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)