Молекулярный скрининг образцов коллекции кабачка и патиссона с использованием маркеров гена Pm-0, контролирующего устойчивость к мучнистой росе

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Мучнистая роса — одно из наиболее вредоносных заболеваний тыквенных культур. Современные коммерческие сорта кабачка Cucurbita pepo L. var. giraumonas Duch и патиссона C. pepo var. melopepo L. получили гены устойчивости к мучнистой росе от диких видов. Ген устойчивости Pm-0 картирован в группе сцепления 10, для его идентификации разработаны два CAPS-маркера. Основной внутригенный маркер NBS_S9_1495924/HaeIII локализован в области NBS-LRR, дополнительный маркер S9_1539675/MspI проявляет полную косегрегацию с признаком устойчивости. В настоящем исследовании данные маркеры использованы для молекулярного скрининга экспериментальной выборки образцов кабачка и патиссона из коллекции ВИР, контрастных по устойчивости к мучнистой росе, а также перспективных форм селекции Крымской опытно-селекционной станции (всего 80 образцов). Выявлено 17 образцов, содержащих диагностические фрагменты обоих CAPS-маркеров, и 31 образец только с одним из маркеров. Наличие обоих маркеров NBS_S9_1495924/HaeIII и S9_1539675/MspI хорошо коррелировало с устойчивостью к мучнистой росе (коэффициент Пирсона rxy = 0,837). Для трех устойчивых к мучнистой росе образцов, несущих оба молекулярных маркера гена Pm-0, проведен дополнительный скрининг индивидуальных растений. Устойчивые растения с маркерами были подвергнуты самоопылению, что позволило нам сохранить ценные генотипы с интрогрессией Pm-0 при поддержании образцов коллекции ВИР.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Федор Алексеевич Беренсен

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Автор, ответственный за переписку.
Email: fberensen@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0492-2024
SPIN-код: 1497-7502

научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Татьяна Миновна Пискунова

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: tmpiskunova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9267-6619
SPIN-код: 6122-0333

канд, с.-х. наук, вед. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Семен Викторович Кузьмин

Крымская опытно-селекционная станция — филиал Федерального исследовательского центра Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: sem290@mail.ru
SPIN-код: 9137-2253

канд. с.-х. наук, ст. научн. сотр.

Россия, Крымск

Андрей Федорович Москалу

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: andromos2015@yandex.ru

мл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Юрьевна Антонова

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: olgaant326@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8334-8069
SPIN-код: 9255-6449
Scopus Author ID: 23391684100

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Анна Майевна Артемьева

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова

Email: akme11@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6551-5203
SPIN-код: 8776-7367
Scopus Author ID: 14014607500

канд. с.-х. наук, вед. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Пискунова Т.М., Мутьева З.Ф. Коллекция ВИР — источник исходного материала для перспективных направлений селекции кабачка и тыквы. Овощи России. 2016. № 3. С. 18–23. doi: 10.18619/2072-9146-2016-3-18-23
  2. Aliu S., Rusinovci I., Fetahu S., et al. Nutritive and Mineral composition in a collection of Cucurbita pepo L. grown in Kosova // Food and Nutrition Sciences. 2012. Vol. 3, No. 5. P. 634–638. doi: 10.4236/fns.2012.35087
  3. Palamarmuk II. Effectiveness of patisson (Сucurbita pepo var. melopepo L.) for different terms of crops in the conditions of forest step // Bulletin of Uman National University of Horticulture. 2019. No. 1. P. 25–28. doi: 10.31395/2310-0478-2019-1-25-28
  4. Варивода О.П., Масленникова Е.С. Оценка и подбор исходного материала для создания гибридов дыни с комплексной устойчивостью к антракнозу и мучнистой росе // Овощи России. 2019. № 5. С. 20–24. doi: 10.18619/2072-9146-2019-5-20-24
  5. Lebeda A., Krístkova E., Sedlakova B., et al. New concept for determination and denomination of pathotypes and races of cucurbit powdery mildew // Proceedings of Cucurbitaceae 2008, IX EUCARPIA Meeting on Genetics and Breeding of Cucurbitaceae. Pitrat M., ed. 2008. P. 125–134.
  6. Lebeda A., Sedlakova B., Krístkova E., Vysoudil M. Long-lasting changes in the species spectrum of cucurbit powdery mildew in the Czech Republic — influence of climate changes or random effect? // Plant Protect Sci. 2009. Vol. 45, No. 10. P. 41–47. doi: 10.17221/2807-PPS
  7. Трейвас Л.Ю. Болезни и вредители овощных культур: атлас-определитель. Москва: Фитон XXI, 2019. 192 c.
  8. Ермолаева Л.В., Хмелинская Т.В., Пискунова Т.М., и др. Устойчивость овощных культур к болезням // Реализация методологических и методических идей профессора Б.А. Доспехова в совершенствовании адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Коллективная монография: в 2 т. Москва; Суздаль. 2017. C. 91–95.
  9. Аббаскулиева С.Г. Мучнистая роса тыквенных (Сucurbitaceae) растений и меры борьбы с ней // Успехи современной науки и образования 2017. Т. 2, № 3. С. 85–88.
  10. Медведев А.В., Кузьмин С.В., Бухаров А.Ф. Cелекция кабачка на устойчивость к мучнистой росе на юге России // Аграрная наука. 2019. № 3. С. 91–95. doi: 10.32634/0869-85-2019-326-3-91-95
  11. Медведев А.В. Селекция огурцов на устойчивость к мучнистой росе: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Ленинград, 1974. 20 c.
  12. Пересыпкин В.Ф. Сельскохозяйственная фитопатология. Москва, 1989. 480 c.
  13. Экспертно-аналитический центр агробизнеса [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ab-centre.ru/news/kabachki-ploschadi-i-sbory-po-regionam-rf-v-2007-2021-gg. Дата обращения 29.08.2022.
  14. Медведев А.В., Медведева Н.И., Кузьмин С.В. Против вируса огуречной мозаики № 1 // Картофель и овощи. 2016. № 9, С. 39–40.
  15. Vielba-Fernández A., Polonio Á., Ruiz-Jiménez L., et al. Fungicide resistance in powdery mildew fungi // Microorganisms. 2020 Vol. 8, No. 9. P. 1431. doi: 10.3390/microorganisms8091431
  16. Holdsworth W., LaPlant K., Bell D., et al. Cultivar-based introgression mapping reveals wild species-derived Pm-0, the major powdery mildew resistance locus in squash // PLoS ONE. 2016. Vol. 11, No. 12. P. e0167715. doi: 10.1371/journal.pone.0167715
  17. Guo W.L., Chen B.H., Guo Y.Y., et al. Improved powdery mildew resistance of transgenic Nicotiana benthamiana overexpressing the Cucurbita moschata CmSGT1 Gene // Frontiers in Plant Science. 2019. No. 10. P. 955. doi: 10.3389/fpls.2019.00955
  18. Sowell F., Corley W. Resistance of Cucurbita plant introductions to powdery mildew // HortScience. 1973. Vol. 8, No. 6. P. 492–493. doi: 10.21273/HORTSCI.8.6.492
  19. Lebeda A., Křistova E. Genotypic variation in field resistance of Cucurbita pepo cultivars to powdery mildew (Erysiphe cichoracearum) // Genetic Resources and Crop Evolution. 1996. No. 43, No. 1. P. 79–84. doi: 10.1007/BF00126944
  20. Cohen R., Hanan A., Paris H. Single-gene resistance to powdery mildew in zucchini squash (Cucurbita pepo) // Euphytica. 2003. No. 130, No. 3. P. 433–441. doi: 10.1023/A:1023082612420
  21. Contin M.E., Munger H.M. Inheritance of powdery mildew resistance in interspecific crosses with Cucurbita martinezii // HortScience. 1977. No. 12, No. 4. P. 397.
  22. Jahn M., Munger H., McCreight J. Breeding cucurbit crops for powdery mildew resistance // The powdery mildews, a comprehensive treatise. Ed. by R.R. Belanger, W.R. Bushnell, A.J. Dik, T.L.W. Carver. Amer. Phytopathol. Soc., St. Paul, Minn, 2002. P. 239–248.
  23. Rhodes A.M. Inheritance of powdery mildew resistance in the genus Cucurbita // The Plant Disease Reporter. 1964. No. 48. P. 54–55.
  24. Paris H.S., Cohen S. Oligogenic inheritance for resistance to zucchini yellow mosaic virus in Cucurbita pepo // Annals of Applied Biology. 2000. No. 136. P. 209–214.
  25. Сазонова Л.В., Власова Э.Г., Кривченко В.И., и др. Изучение и поддержание коллекции овощных растений: (методические указания). Ленинград: ВИР, 1981. 192 c.
  26. Кузьмин С.В., Медведев А.В., Бухаров А.Ф. Получение гибридных семян кабачка при свободном опылении // Овощи России. 2018. № 1. С. 32–36. doi: 10.18619/2072-9146-2018-1-32-36
  27. Cornell Vegetables. Disease-resistant cucurbit varieties [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.vegetables.cornell.edu/pest-management/disease-factsheets/disease-resistant-vegetable-varieties/disease-resistant-cucurbit-varieties. Дата обращения: 15.10.2022.
  28. Пискунова Т.М. Изучение и поддержание в живом виде мировой коллекции тыквы, кабачка, патиссона, крукнека: (методические указания). Санкт-Петербург: ВИР, 2020. 48 с. doi: 10.30901/978-5-907145-21-4
  29. Антонова О.Ю., Клименко Н.С., Рыбаков Д.А., и др. SSR-анализ современных российских сортов картофеля с использованием ДНК номенклатурных стандартов // Биотехнология и селекция растений. 2020. Т. 3, № 4. С. 77–96. doi: 10.30901/2658-6266-2020-4-o2
  30. Inglis P.W., Pappas Md.C.R., Resende L.V., Grattapaglia D. Fast and inexpensive protocols for consistent extraction of high quality DNA and RNA from challenging plant and fungal samples for high-throughput SNP genotyping and sequencing applications // PLoS One. 2018 Vol. 13, No. 10. P. e0206085. doi: 10.1371/journal.pone.0206085
  31. Ивантер Э.В., Коросов А.В. Введение в количественную биологию. Петрозаводск: ПетрГУ, 2011. 302 c.
  32. Paris H.S., Padley L.D. Gene List for Cucurbita species // Cucurbit Genet Coop. Rep. 2014. No. 37. P. 1–14.
  33. Ogden A.B. Utilization of exotic germplasm in a Cucurbita breeding program [Dissertation]. University of New Hampshire: Durham, 2021.
  34. Margaritopoulou T., Kizis D., Kotopoulis D., et al. Corrigendum to: Enriched HeK4me3 marks at Pm-0 resistance-related genes prime courgette against Podosphaera xanthii // Plant Physiol. 2022 Vol. 188. No. 1. P. 576–592. doi: 10.1093/plphys/kiab502
  35. Totsky I.V., Rozanova I.V., Safonova A.D., et al. Geno-typing of potato samples from the GenAgro ICG SB RAS collection using DNA markers of genes conferring resistance to phytopathogens // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021. Vol. 25, No. 6. P. 677–686. doi: 10.18699/VJ21.077
  36. Клименко Н.С., Антонова О.Ю., Костина Л.И., и др. Маркер-опосредованная селекция отечественных сортов картофеля с маркерами генов устойчивости к золотистой картофельной нематоде (патотип RO1) // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017. Т. 178, № 4. С. 66–75. doi: 10.30901/2227-8834-2017-4-66-75
  37. Schultz L., Cogan N.O.I., McLean K., et al. Evaluation and implementation of a potential diagnostic molecular marker for H1-conferred potato cyst nematode resistance in potato (Solanum tuberosum L.) // Plant Breeding. 2012. Vol. 131, No. 2. P. 315–321. doi: 10.1111/j.1439-0523.2012.01949.x
  38. Бирюкова В.А., Шмыгля И.В., Мелёшин А.А., и др. Изучение генетических коллекций ВНИИ картофельного хозяйства с помощью молекулярных маркеров // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30, № 10. С. 22–26.
  39. Njuguna W. Development and use of molecular tools in Fragaria [Dissertation]. Corvallis, Oregon, USA: Oregon State University, 2010.
  40. Лыжин А.С., Лукъянчук И.В., Жбанова Е.В. Полиморфизм сортов земляники (Fragaria × ananassa) по гену устойчивости к антракнозу Rca2 // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019. Т. 180, № 1. С. 73–77. doi: 10.30901/2227-8834-2019-1-73-77
  41. Лукьянчук И.В., Лыжин А.С., Козлова И.И. Анализ генетической коллекции клубники (Fragaria L.) для генов Rca2 и Rpf1 с молекулярными маркерами // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. Т. 22, № 7. С. 795–799. doi: 10.18699/VJ18.423
  42. Sturzeanu M., Coman M., Ciuca M., et al. Molecular characterization of allelic status of the Rpf1 and Rca2 genes in six cultivars of strawberries // Acta Hortic. 2016. Vol. 1139 P. 107–112. doi: 10.17660/ActaHortic.2016.1139.19
  43. Храбров И.Э., Антонова О.Ю., Шаповалов М.И., Семенова Л.Г. Молекулярный скрининг сортовой коллекции земляники ВИР на наличие маркера гена устойчивости к антракнозной черной гнили Rca2 // Биотехнология и селекция растений. 2021. Т. 4, № 4. С. 15–24. doi: 10.30901/2658-6266-2021-4-o3
  44. Milczarek D., Flis B., Przetakiewicz A. Suitability of molecular markers for selection of potatoes resistant to Globodera spp // American Journal of Potato Research. 2011 Vol. 88. P. 245–255. doi: 10.1007/s12230-011-9189-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Молекулярный скрининг образцов кабачка и патиссона (по 3–4 индивидуальных растения на образец) на наличие маркеров гена устойчивости Pm-0: А — маркер NBS_S9_1495924; Б — маркер S9_1539675. Стрелками обозначены диагностические фрагменты, ассоциированные с устойчивостью. 1 — негативный контроль (вода); 2–4 — Лена F1; 5–8 — Невира F1; 9–12 — Ардендо 174 F1; 13–16 — Грибовские 37; 17–20 — Суха F1; 21–24 — Казанова F1; 25–28 — Арал F1; 29–32 — линия Дс 4; М — маркер молекулярного веса «100+ bp DNA Ladder», Евроген (Россия)

Скачать (131KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 89324 от 21.04.2025.