CC BY
38
ISSN pr. 2412-608Х, ISSN on. 2412-6098 Масличные культуры. Вып. 3 (183), 2020
УДК 633.854.78:577.2:632
DOI: 10.25230/2412-608Х-2020-3-183-20-26
Молекулярные маркеры генов Ple, Pli3 и Plarg для использования в селекции подсолнечника на устойчивость к ложной мучнистой росе
С.А. Рамазанова,
вед. науч. сотр., канд. биол. наук Е.В. Бадьянов, лаборант-исследователь С.З. Гучетль,
зав. лабораторией, канд. биол. наук
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17 E-mail: molecula.genetik@vniimk.ru
Для цитирования: Рамазанова СА., Бадьянов Е.В., Гучетль С.З. Молекулярные маркеры генов Pl6, Pll3 и Plarg для использования в селекции подсолнечника на устойчивость к ложной мучнистой росе // Масличные культуры. - 2020. - Вып. 3 (183). -С. 20-26.
Ключевые слова: ДНК-маркеры, МАС, R-ге-ны, Plasmopara halstedii, устойчивость, подсолнечник.
Одной из самых вредоносных болезней подсолнечника является ложная мучнистая роса, вызываемая оомицетом Plasmopara halstedii. Введение доминантных генов устойчивости к этому патогену в растение-хозяина является самым эффективным, экономичным и экологичным методом контроля над возбудителем болезни. Современные ДНК технологии позволяют контролировать наличие этих генов на любом этапе селекции. Одними из наиболее эффективных генов, контролирующих устойчивость к большинству рас P. halstedii, в настоящее время являются гены Pl6, Pll3 и Plarg. На линиях и селекционных образцах апробированы известные из литературных источников два STS и два SSR-маркера этих генов. Три изученных молекулярных маркера -HаP3 (локус Ple), ORS1008 (локус Phi) и ÜRS509 (локус Plarg) позволили идентифицировать указанные гены в линиях и селекционных образцах 20
ВНИИМК. Изученные ДНК-маркеры могут представлять особый интерес в маркер-ассоциированной селекции подсолнечника на устойчивость к возбудителю ложной мучнистой росы.
UDC 633.854.78:577.2:632
Molecular markers of genes Ple, PI13 and Plarg for sunflower breedomg on resistance to downy mildew.
S.A Ramazanova, PhD in biology, leading researcher
E.V. Badyanov, laboratory assistant
S.Z. Guchetl, PhD in biology, head of the lab.
V.S. Pustovoit All-Russian Research Institute of Oil crops (VNIIMK)
17, Filatova str., Krasnodar, 350038, Russia E-mail: molecula.genetik@vniimk.ru
Key words: DNA markers, MAS, R-genes, Plasmopara halstedii, resistance, sunflower.
One of the most dangerous diseases on sunflower is downy mildew caused by oomycete Plasmopara halstedii. Introduction of dominant genes of resistance to this pathogen into a host-plant is the most effective economic and ecologically safe method of this pathogen control. The current DNA-technologies allow controlling these genes presence at the any stage of breeding. Currently, the genes Ple, Plis and Plarg are the most effective ones controlling resistance to the most races of P. halstedii. We approbated known from the literary sources two STS and two SSR-markers of these genes on the lines and breeding samples. Three studied molecular markers - НаР3 (locus Ple), ORS1008 (locus Plis) and ORS509 (locus Plarg) - allowed us identifying the mentions genes in lines and breeding samples of VNIIMK. The studied DNA-markers can be interested in marker-associated sunflower breeding on resistance to a downy mildew pathogen.
Введение. Болезни являются одной из основных причин снижения урожая и качества семян сельскохозяйственных культур. Одной из наиболее вредоносных из них на подсолнечнике является ложная мучнистая роса, вызываемая оомицетом Plasmopara halstedii (Farl.) Berlese & de Toni [1]. Контроль этого патогена - важный вопрос для производства подсолнечника во всем мире. Среди различных стратегий борьбы с ним создание устой-
чивых сортов и гибридов является самым эффективным, экономичным и экологичным подходом.
Как известно, устойчивость к ложной мучнистой росе подсолнечника контролируется генами Pl. Начиная с 60-х годов прошлого века, учеными всех стран, где возделывается подсолнечник, ведется поиск и идентификация новых генов, обеспечивающих устойчивость к новым расам P. halstedii. Впервые гены Pli и PI2 были идентифицированы еще в 1972 г. [2]. В настоящее время их изучено и картировано уже более 30 [3]. Расположены они в шести группах сцепления: LG1 (Plarg, PI14, PI13, Plie), LG2 (Plis), LG4 (Pli9, PI), LG8 (Pli, Pl2, Pli, Ple, Pli5, Pl20), LG11 (Pl23-Pl32), LG13 (Pl5, Pls, Pl2i, Plii, Pli2) генетической карты SSR (Simple Sequence Repeat) [4; 5; 6; 7; 8; 9; 10]. К тому же установлено, что устойчивость к болезни контролируют еще как минимум три ло-куса количественных признаков QTL (Quantitative Trait Loci), картированные в группах сцепления LG7, LG8 и LG10. Считается, что они объясняют 42 % изменчивости по данному признаку [11].
Ряд исследований показал, что самые эффективные гены Pl интрогрессированы в культурный подсолнечник из диких видов. Ген Ple из дикорастущего Helianthus annuus обеспечивает устойчивость к восьми расам - 100, 300, 330, 700, 710, 730, 733, 770, ген Pl5 - из H. tuberosus также контролирует устойчивость к восьми расам: 100, 300, 304, 310, 700, 710, 703, 714, ген Pl7 - из H. praecox, гены Pls и Plarg - из H. argophyllus [8; 10; 11]. Хотя оба гена - Plarg и Pls - были перенесены из H. argophyllus, они отличаются. Ген Pls был получен из образца H. argophyllus 415 и обеспечивает устойчивость к 16 расам патогена [4], тогда как Plarg происходит из образца H. argophyllus 1575 [11] и уже два десятилетия по-прежнему весьма эффективен против всех известных рас P. halstedii. Ген Pli3 был обнаружен в местной популяции в Аргентине и контролирует устойчивость к 11 расам: 100, 300,
304, 330, 334, 700, 710, 714, 730, 734, 770 [17].
Использование всех этих генов является перспективным для селекции на устойчивость к Р. ИаЫвёп. Поэтому разработка высокопроизводительной диагностической системы молекулярных маркеров, связанных с генами Р1, будет способствовать созданию новых генотипов подсолнечника с заданными параметрами комплексной устойчивости к ложной мучнистой росе.
Целью наших исследований было апробировать молекулярные маркеры генов Р1б, Р113, Р1а^ и изучить возможность их использования для определения наличия этих генов в линиях и селекционных образцах подсолнечника селекции ВНИИМК.
Материалы и методы. В этом исследовании были использованы 14 линий подсолнечника: RHA 419, XRQ, 83HR4RM, НЖ34, PSC8, YVQ, На335, НЛ^-5, НЛ^-4, 803-1, РМ-17, БМ-2, RHA274, RHA265, включенных в стандартный международный тест-набор линий-дифференциаторов устойчивости подсолнечника для идентификации рас Р. каЫвёп, а также 111 линий и селекционных образцов подсолнечника селекции ВНИИМК, предоставленных сотрудниками лаборатории селекции гибридного подсолнечника ВНИИМК.
Фитопатологическая оценка всех линий и селекционных образцов подсолнечника на устойчивость к ложной мучнистой росе проводилась в лабораторных условиях лаборатории молекулярного маркирования совместно с сотрудниками лаборатории иммунитета ВНИИМК методом искусственного заражения проростков зооспорами оомицета [12]. Образцы оценивались на устойчивость к расам 330, 334, 710 и 730.
Для выделения ДНК использовали 37-дневные проростки подсолнечника. Экстракцию ДНК проводили методом, в основе которого лежит лизис клеток буфером, содержащим СТАВ (ЦТАБ - це-тилтриметиламмонийбромид), депротеи-
низация хлороформом и осаждение ДНК изопропанолом [13; 14].
Концентрацию ДНК в полученных препаратах определяли визуально по интенсивности свечения пробы объемом 10 мкл в ультрафиолетовом свете в 1%-ом ага-розном геле с добавлением 2 мкл бромистого этидия. Электрофорез препаратов ДНК проводили при напряжении 100 V в течение 30 мин.
Для ПЦР-анализа применили 4 пары праймеров, разработанных для маркирования локусов Р1б, Ple, и Plarg (табл. 1) [8; 17; 21]. Полимеразную цепную реакцию выполняли в реакционной смеси (25 мкл) следующего состава: 67 мМ Трис-HCl (рН 8,8); 16,6 мМ сульфата аммония; 1,53,0 мМ MgCh; 0,01 % Tween 20; по 0,2 мМ дезоксирибонуклеозидфосфатов; по 10 пМ праймеров; 10 нг матричной ДНК и 1 ед. рекомбинантной термостабильной ДНК-полимеразы (НПО «СибЭнзим», Россия). Реакции проводили в термоциклере S1000™ (Bio-Rad, США) при следующих температурных режимах: начальная денатурация при 95 °С в течение 5 мин, далее 37 циклов с последовательной сменой температур: денатурация при 95 °С, в течение 30 сек, отжиг праймера при 63 °С -30 сек, элонгация при 72 °С - 1 мин 24 сек, и заключительная элонгация при 72 °С в течение 10 мин.
Электрофорез продуктов амплификации проводили в геле, содержащем 2 % агарозы и SB-буфер, с использованием камеры для горизонтального электрофореза SE-2 (Хеликон, Россия) при напряжении 200 В, силе тока 100 мА, в течение 30 мин. Для некоторых праймеров электрофорез дополнительно проводили в 8%-ном акриламидном геле в камере для вертикального электрофореза (Хеликон, Россия). Гели окрашивали бромистым этидием. Для визуализации и документирования результатов электрофореза применяли систему цифровой документации видеоизображения BIO-PRINT (Vilber Lourmat, Франция).
Таблица 1
Нуклеотидные последовательности праймеров, использованных для идентификации локусов Р1б, Pll3 и Plarg
Праймер 5'-3' последовательность Локус
HaP3 F: GTT TGT GGA TCA TCT CTA TGC G R: TGC TTC TTC CTT CTA TCT CAC TC Ple
STS10D6 F: AAC TAC GAC CCA CAA AAG GAC AAG R: TTA GAC CAG GGC CCA ACA AAC Р1в
0RS1008 F: GAT CAC CTT CAC TAT CCA CAA CC R: CAT GAG GGC ATT CTT GTC ATT T PIb
0RS509 F: CAA CGA AAA GAC AGA ATC GAA A R: CCG GGA ATT TTA CAA GGT GA Plarg
Результаты и обсуждение. Исследование по маркированию генов устойчивости проводилось на линиях и селекционных образцах ВНИИМК, контрастно различающихся по степени устойчивости к возбудителю ложной мучнистой росы подсолнечника. Поэтому на первом этапе работы проводилась оценка образцов подсолнечника на устойчивость к расам 330, 334, 710 и 730 ложной мучнистой росы в лабораторных условиях методом искусственного заражения проростков зооспорами оомицета. Результаты теста показали, что все изученные образцы разделились на четыре группы: устойчивые ко всем расам; устойчивые к 330, 730, 710, но восприимчивые к 334 расе; устойчивые только к 330 расе; восприимчивые ко всем расам.
БТБ-локус НаРЗ - один из трех, разработанных для маркирования локуса Р1б [21]. Этот локус представляет собой кластер из 13 генов, относящихся к Т1Я-КЭБ-ЬЯЛ классу Ю-генов, картированных в группе сцепления Ь08 на генетической карте ББК Праймерная пара НаР3 ам-плифицирует четыре маркерных фрагмента длиной от 988 до 1811 пар нуклеотидов. Три из них, обозначенных как НаР3/Ю1 (1811 п.н.), НаР3/Я2 (1119 п.н.) и НаР3/Ю3 (988 п.н.), выявлены у линий подсолнечника, устойчивых к расам 100, 300, 700, 703, 710 и 730. Фрагмент длиной 1406 п.н., обозначенный как НаР3/Б1, является общим для устойчивых и восприимчивых к этим расам образцов [21]. С 2018 г. нами изучался молекулярно-генетический полиморфизм этого локуса
и было показано, что он является весьма перспективным для его использования в маркер-ассоциированной селекции (МАС) [22]. В данном исследовании изучался молекулярно-генетический полиморфизм этого локуса у 111 линий подсолнечника и селекционных образцов ВНИИМК. На рисунке 1 представлена электрофореграмма продуктов амплификации ДНК селекционных образцов и линий с разной степенью устойчивости к P. halstedii с праймером НаРЗ.
«—I -»яда
»-| «И.'К
I J I » 1 I 7 М II U И I! И II К 1? м
Рисунок 1 - Электрофореграмма продуктов амплификации ДНК линий подсолнечника с праймером НаР3. Дорожки:
I - Л673-15; 2 - Л675-15; 3 - Л665-15;
4 - СЛ24; 5 - СЛ-4; 6 - Л689-15; 7 - ВК 788;
8 - Л665-15; 9 - ВК 934; 10 - ВК 732;
II - ВК 680; 12 - ВК 905; 13 - ВК 653;
14 - ВК 101Б; 15 - ВК 276; 16 - ВК 585;
17 - отрицательный контроль; М - маркер молекулярного веса 100 Ьр. Стрелками обозначены четыре маркерных фрагмента ДНК
У образцов Л673-15, Л675-15 и Л689-15 (дорожки 1, 2 и 6) выявлены два маркерных фрагмента НаР3/Ю и НаР3^1. Фитопатологическая оценка показала, что они устойчивы к трем расам: 330, 730, 710, и восприимчивы к расе 334. Аналогичный результат получен и для других образцов с устойчивостью к этим же расам. Образцы под номерами 3 и 8 были устойчивы ко всем четырем расам, однако у них не было выявлено амплифици-рованных фрагментов. Возможно, устойчивость у них контролируется другими генами. У образца под номером 14 выявлены все четыре маркерных фрагмента, и он также был устойчив ко всем расам. У остальных образцов, восприимчивых ко всем четырем расам (дорожки 4, 5, 7, 9-13, 15, 16), амплифицировался толь-
ко один общий маркерный фрагмент НаР3^1.
Известно, что ген Р1в - это доминантный ген или кластер из нескольких тесно связанных генов, расположенный в группе сцепления Ь01 [17]. Для ПЦР-анализа ДНК линий-дифференциаторов устойчивости и селекционных образцов подсолнечника был выбран микросателлитный локус ORS1008, так как, по данным тех же авторов, он находится на расстоянии 0,9 сантиморганид (сМ) от данного гена. Исследование этого локуса позволило выявить аллель, характерный для линий НА^-5 и НА-К-4, в генотипе которых присутствует этот ген [6; 7]. Только у этих линий в результате ПЦР с парой праймеров, фланкирующих локус ORS1008, амплифицирован фрагмент длиной 296 п.н. (рис. 2, дорожка 1).
II : а 5 6 7 6 ? 10 и V В и 15 16 1Т Щ 19 ы
Рисунок 2 - Электрофореграмма продуктов амплификации ДНК линий подсолнечника с праймером ORS1008. Дорожки: 1 - НА^-5;
2-18 - селекционные образцы; 19 - отрицательный контроль; М - маркер молекулярного веса 100 Ьр. Стрелкой показан фрагмент ДНК 296 п.н.
Среди исследованных селекционных линий и образцов подсолнечника не было выявлено образца с точно таким же спектром фрагментов ДНК, как у линии НА-К-5 (рис. 2). Вероятно, изученные селекционные образцы не содержат ген РЬз.
Для маркирования этого же гена РЬз применили также STS-маркер STS10D6, который является кодоминантным [17]. На рисунке 3 представлены результаты амплификации ДНК линий-дифференциаторов с этим праймером. Как видно из рисунка, для линий НА^-5 и НА-К-4, носителей гена Р11з (дорожки 8, 9), не полу-
чено фрагментов, отличающих их от других.
Рисунок 3 - Электрофореграмма продуктов амплификации ДНК линий-дифферен-
циаторов подсолнечника с праймером 8Т810Б6. Дорожки: 1 - ЮНА 419; 2 - ХЯО; 3 - 83НЯ4ЮМ; 4 - Н1Ю34; 5 - РБС8; 6 - УУО; 7 - На-335; 8 - НА-Я-5; 9 - НА-Я-4; 10 - 803-1;
11 - РМ-17; 12 - БМ-2; 13 - ЮНА274; 14 - ЮНА265; 15 - отрицательный контроль;
М - маркер молекулярного веса 100 Ьр
Валидация этого маркера на 111 образцах подсолнечника показала такой же результат. У всех образцов были получены такие же спектры амплифицированной ДНК, как и у линий НА-Ю-5 и НА-Ю-4. Протестированный маркер не позволил определить устойчивые к ложной мучнистой росе генотипы, так как одинаково представлен у всех исследованных образцов подсолнечника.
Для маркирования гена Р1а^ был применен микросателлитный локус 0Ю8509. На первом этапе исследования он был изучен на линиях-дифференциаторах. Из них только линия ЮНА 419 содержит этот ген. В результате исследований показано, что у этой линии амплифицирован фрагмент длиной 207 пар нуклеотидов. У линии На-335 обнаружен фрагмент длиной 190 п.н., у остальных - фрагменты длиной 200 п.н. Тестирование этого локуса показало, что фрагмент длиной 207 п.н., характерный для линии ЮНА 419, не выявлен у исследуемых образцов подсолнечника селекции ВНИИМК. Как видно из рисунка 4, у большинства генотипов амплифицировался фрагмент длиной 200 п.н. (дорожки 2, 4, 5, 7-17), у двух линий (дорожки 3 и 6) - 190 п.н.
:ги iii-.s
1 15 *5i715 10U12ai4 151£17M
Рисунок 4 - Электрофореграмма продуктов амплификации ДНК линий подсолнечника по локусу ORS509. Дорожки: 1 - RHA 419;
2-17 - селекционные образцы; М - маркер молекулярного веса 100 bp. Стрелками показаны фрагменты ДНК длиной 207, 200 и 190 п.н.
Это позволяет предположить, что в группе сортов данного исследования так же нет образцов, содержащих этот ген.
Выводы. Наши исследования показали, что три изученных молекулярных маркера - НаР3 (локус Ple), ORS1008 (локус Plis) и ORS509 (локус Plarg) позволили идентифицировать указанные гены в линиях и селекционных образцах ВНИИМК. Изученные ДНК-маркеры могут представлять особый интерес в маркер-ассоциированной селекции подсолнечника на устойчивость к возбудителю ложной мучнистой росы.
Авторы выражают благодарность ведущим научным сотрудникам лаборатории иммунитета ВНИИМК Араслано-вой Н.М. и Ивебор М.В. за помощь в проведении фитопатологической оценки линий и селекционных образцов подсолнечника.
Список литературы
1. Ивебор М.В., Антонова Т.С., Саукова С.Л., Арасланова Н.М. Ложная мучнистая роса на юге России // Защита и карантин растений. -2019. - № 10. - С. 29-33.
2. Zimmer D.E., Kinman M.L. Downy mildew resistance in cultivated sunflower and its inheritance // Crop Sci. - 1972. - V. 12 (6). - P. 749-751. DOI: 10.2135/cropsci1972.0011183X001200060009x.
3. Pecrix Y., Penouilh-Suzette C., Munos S., Vear F. and Godiard L. Ten Broad Spectrum Resistances to Downy Mildew Physically Mapped on the Sunflower Genome // Front. Plant Sci. - 2018. -V. 9. - P. 1780. DOI: 10.3389/fpls.2018.01780.
4. Miller J.F., Gulya T.J. Inheritance of resistance to race 4 of downy mildew derived from interspecific crosses in sunflower // Crop Sci. -1991. - V. 31. - P. 40-43.
5. Dufile C.M., Hahn V., Knapp S.J., Bauer E. Plarg from Helianthus argophyllus is unlinked to other known downy mildew resistance genes in sunflower // Theor Appl Genet. - 2004. - V. 109. -P. 1083-1086. DOI: 10.1007/s00122-004-1722-9.
6. Liu Z., Gulya T.J., Seiler G.J., Vick B.A., Jan C-C. Molecular mapping of the Pli6 downy mildew resistance gene from HA-R4 to facilitate marker-assisted selection in sunflower // Theor. Appl. Genet. -2012. - V. 125. - P. 121-131.
7. Bertero de Romano A., Romano C., Bulos M., Altieri E., Sala C. A new gene for resistance to downy mildew in sunflower // Proc. Intern. Symposium "Sunflower Breeding on Resistance to Diseases". - Russia, Krasnodar, June 23-24, 2010. -P.141-146.
8. Wieckhorst S., Bachlava E., Dufile C.M., Tang S., Gao W., Saski C., Bauer E. Fine mapping of the sunflower resistance locus PlArg introduced from the wild species Helianthus argophyllus // Theor. Appl. Genet. - 2010. - V. 121 (8). - P. 1633-1644. DOI: 10.1007/s00122-010-1416-4.
9. Gascuel Q., Martinez Y., Boniface M-C., Vear F., Pichon M., Godiard L. The sunflower downy mildew pathogen Plasmopara halstedii // Mol. Plant Path. - 2015. - V. 16. - P. 109-122.
10. Bachlava E., Radwan O.E., Abratti G., Tang S.X., Gao W.X., Heesacker A.F. [et al.]. Downy mildew (Pl (8) and Pl (14) and rust (R (Adv)) resistance genes reside in close proximity to tandem-ly duplicated clusters of non-TIR-like NBS-LRR-encoding genes on sunflower chromosomes 1 and 13 // Theor. Appl. Genet. - 2011. - V. 122. - P. 1211-1221. DOI: 10.1007/s00122-010-1525-0.
11. Vear F., Serieys H., Petit A., Serre F., Boudon J.-P., Roche S. [et al.]. Origins of major genes for downy mildew resistance in sunflower // Proceedings of the 17th International Sunflower Conference, Cordoba, Spain, 2008a.
12. Saghai-Maroof M.A., Soliman K.M., Jorgensen R.A., Allard R.W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics // PNAS USA. - 1984. - V. 81. - P. 8014-8018.
13. Zolan M.E., Pukkila P.J. Inheritance of DNA methylation in Corpinus cinereous // Mol. Cell Biol. - 1986. - V. 6. - No 1. - P. 195-200.
14. Pankovic D., Jocic S., Lacok N., Sakac Z., Skoric D. The use of PCR-based markers in the evaluation of resistance to downy mildew in NS-breeding material // Helia. - 2004. - No 27. - P. 149-158.
15. Vincourt P, As-sadi F, Bordat A, Langlade N.B., Gouzy J., Pouilly N. [et al.]. Consensus mapping of major resistance genes and independent QTL for quantitative resistance to sunflower downy mildew // Theor. Appl. Genet. - 2012. - V. 125. - P. 909-920. DOI: 10.1007/s00122-012-1882-y.
16. Mulpuri S., Liu Z., Feng J., Gulya T.J., Jan C.-C. Inheritance and molecular mapping of a downy mildew resistance gene, РЬз in cultivated sunflower (Helianthus annuus L.) // Theor. Appl.Genet. - 2009. - V. 119 (5). - P. 795-803. DOI: 10.1007/s00122-009-1089-z.
17. Brahm L., Rocher T., Friedt W. PCR-based markers facilitating marker assisted selection in sunflower for resistance to downy mildew // Crop Sci. - 2000b. - V. 40. - P. 676-682.
18. Yu J.-K., Tang S., Slabaugh M.B., Heesacker A., Cole G., Herring M. [et al.]. (2003) Towards a saturated molecular genetic linkage map for cultivated sunflower // Crop Sci. - 2003. - V. 43. - P. 367-387.
19. Gilley M.A., Misar C.G., Gulya T.J., Markell S.G. Prevalence and virulence of Plasmopara halstedii (downy mildew) in sunflowers // In: Proceeding of 38th Sunflower Research Forum. -Fargo, ND, USA. - 2016, January 12-13.
20. Bouzidi M.F., Badaoui S., Cambon F., Vear F., De Labrouhe D. Tourvielle, Nicolas P., Mouzeyar S. Molecular analysis of a major locus for resistance to downy mildew in sunflower with specific PCR-based markers // Theor. Appl. Genet. -2002. - V. 104. - P. 592-600.
21. Рамазанова С.А., Антонова Т.С. Маркирование локусов использование Pl5, Pl6 и Pl8, контролирующих устойчивость к Plasmopara halstedii у линий подсолнечника селекции ВНИИМК // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2018. - Вып. 3 (175). - С. 1927. DOI: 10/25230/2412-608X-2018-3-175-19-27.
References
1. Ivebor M.V., Antonova T.S., Saukova S.L., Araslanova N.M. Lozhnaya muchnistaya rosa na yuge Rossii // Zashchita i karantin rasteniy. - 2019. -№ 10. - S. 29-33.
2. Zimmer D.E., Kinman M.L. Downy mildew resistance in cultivated sunflower and its inheritance // Crop Sci. - 1972. - V. 12 (6). - P. 749-751. DOI: 10.2135/cropsci1972.0011183X001200060009x.
3. Pecrix Y., Penouilh-Suzette C., Munos S., Vear F. and Godiard L. Ten Broad Spectrum Resistances to Downy Mildew Physically Mapped on
the Sunflower Genome // Front. Plant Sci. - 2018. -V. 9. - P. 1780. DOI: 10.3389/fpls.2018.01780.
4. Miller J.F., Gulya T.J. Inheritance of resistance to race 4 of downy mildew derived from interspecific crosses in sunflower // Crop Sci. -1991. - V. 31. - P. 40-43.
5. Dußle C.M., Hahn V., Knapp S.J., Bauer E. Plarg from Helianthus argophyllus is unlinked to other known downy mildew resistance genes in sunflower // Theor. Appl. Genet. - 2004. - V. 109. -P. 1083-1086. DOI: 10.1007/s00122-004-1722-9.
6. Liu Z., Gulya T.J., Seiler G.J., Vick B.A., Jan C-C. Molecular mapping of the Pli6 downy mildew resistance gene from HA-R4 to facilitate marker-assisted selection in sunflower // Theor. Appl. Genet. -2012. - V. 125. - P. 121-131.
7. Bertero de Romano A., Romano C., Bulos M., Altieri E., Sala C. A new gene for resistance to downy mildew in sunflower // Proc. Intern. Symposium "Sunflower Breeding on Resistance to Diseases". - Russia, Krasnodar, June 23-24, 2010. -P.141-146.
8. Wieckhorst S., Bachlava E., Dußle C.M., Tang S., Gao W., Saski C., Bauer E. Fine mapping of the sunflower resistance locus PlArg introduced from the wild species Helianthus argophyllus // Theor. Appl. Genet. - 2010. - V. 121 (8). - P. 1633-1644. DOI: 10.1007/s00122-010-1416-4.
9. Gascuel Q., Martinez Y., Boniface M-C., Vear F., Pichon M., Godiard L. The sunflower downy mildew pathogen Plasmopara halstedii // Mol. Plant Path. - 2015. - V. 16. - P. 109-122.
10. Bachlava E., Radwan O.E., Abratti G., Tang S.X., Gao W.X., Heesacker A.F. [et al.]. Downy mildew (Pl (8) and Pl (14) and rust (R (Adv)) resistance genes reside in close proximity to tandem-ly duplicated clusters of non-TIR-like NBS-LRR-encoding genes on sunflower chromosomes 1 and 13 // Theor. Appl. Genet. - 2011. - V. 122. - P. 1211-1221. DOI: 10.1007/s00122-010-1525-0.
11. Vear F., Serieys H., Petit A., Serre F., Boudon J.-P., Roche S. [et al.]. Origins of major genes for downy mildew resistance in sunflower // Proceedings of the 17th International Sunflower Conference, Cordoba, Spain, 2008a.
12. Saghai-Maroof M.A., Soliman K.M., Jorgensen R.A., Allard R.W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphisms in barley: Mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics // PNAS USA. - 1984. - V. 81. - P. 8014-8018.
13. Zolan M.E., Pukkila P.J. Inheritance of DNA methylation in Corpinus cinereous // Mol. Cell Biol. - 1986. - V. 6. - No 1. - P. 195-200.
14. Pankovic D., Jocic S., Lacok N., Sakac Z., Skoric D. The use of PCR-based markers in the evaluation of resistance to downy mildew in NS-breeding material // Helia. - 2004. - No 27. - P. 149-158.
15. Vincourt P, As-sadi F, Bordat A, Langlade N.B., Gouzy J., Pouilly N. [et al.]. Consensus mapping of major resistance genes and independent QTL for quantitative resistance to sunflower downy mildew // Theor. Appl. Genet. - 2012. - V. 125. - P. 909-920. DOI: 10.1007/s00122-012-1882-y.
16. Mulpuri S., Liu Z., Feng J., Gulya T.J., Jan C.-C. Inheritance and molecular mapping of a downy mildew resistance gene, Pl13 in cultivated sunflower (Helianthus annuus L.) // Theor. Appl. Genet. - 2009. - V. 119 (5). - P. 795-803. DOI: 10.1007/s00122-009-1089-z.
17. Brahm L., Rocher T., Friedt W. PCR-based markers facilitating marker assisted selection in sunflower for resistance to downy mildew // Crop Sci. - 2000b. - V. 40. - P. 676-682.
18. Yu J.-K., Tang S., Slabaugh M.B., Heesacker A., Cole G., Herring M. [et al.]. (2003) Towards a saturated molecular genetic linkage map for cultivated sunflower // Crop Sci. - 2003. - V. 43. - P. 367-387.
19. Gilley M.A., Misar C.G., Gulya T.J., Markell S.G. Prevalence and virulence of Plasmopara halstedii (downy mildew) in sunflowers // In: Proceeding of 38th Sunflower Research Forum. -Fargo, ND, USA. - 2016, January 12-13.
20. Bouzidi M.F., Badaoui S., Cambon F., Vear F., De Labrouhe D. Tourvielle, Nicolas P., Mouzeyar S. Molecular analysis of a major locus for resistance to downy mildew in sunflower with specific PCR-based markers // Theor. Appl. Genet. -2002. - V. 104. - P. 592-600.
21. Ramazanova S.A., Antonova T.S. Markiro-vanie lokusov ispol'zovanie Pl5, Pl6 i Pl8, kontroli-ruyushchikh ustoychivost' k Plasmopara halstedii u liniy podsolnechnika selektsii VNIIMK // Maslich-nye kul'tury. Nauch.-tekh. byul. VNIIMK. - 2018. - Vyp. 3 (175). - S. 19-27. DOI: 10/25230/2412-608X-2018-3-175-19-27.
Получено: 17.08.2020 Принято: 05.10.2020 Received: 17.08.2020 Accepted: 05.10.2020
ISSN pr. 2412-608Х, ISSN on. 2412-6098 Масличные культуры. Вып. 3 (183), 2020
УДК 633.854.78:575
DOI: 10.25230/2412-608Х-2020-3-183-27-30
Наследуемость содержания олеиновой кислоты в масле семян рекомбинантных инбредных линий подсолнечника
Я.Н. Демурин,
зав. лабораторией, д-р биол. наук
Ю.В. Чебанова,
канд. биол. наук
О.М. Борисенко,
зав. лабораторией, канд. биол. наук
Т.А. Коваленко,
аспирант
О.А. Рубанова,
аспирант
Н.В. Рябовол,
аспирант
ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17 Тел.: (861) 254-23-33 E-mail: vniimk@vniimk.ru
Для цитирования: Демурин Я.Н., Чебанова Ю.В., Борисенко О.М., Коваленко Т.А., Рубанова О.А., Рябовол Н.В. Наследуемость содержания олеиновой кислоты в масле семян рекомбинантных инбредных линий подсолнечника // Масличные культуры. - 2020. - Вып. 3 (183). - С. 27-30.
Ключевые слова: олеиновая кислота, линия, скрещивание, мутация, коэффициент наследуемости.
Изучение наследуемости признака содержания олеиновой кислоты в масле семян у рекомбинант-ных инбредных линий является генетической основой эффективной селекционной работы на качество масла подсолнечника. Опыты проводили в полевых и лабораторных условиях во ВНИИМК, г. Краснодар в 2016-2020 гг. Использовали 17 рекомбинантных инбредных линий подсолнечника I4 и I5 поколений, полученных от скрещивания среднеолеиновой линии ЛГ27 и высокоолеиновой линии ЛГ26 с последующим самоопылением. Анализ жирно-кислотного состава масла семян подсолнечника проводили с использованием метода газожидкостной хроматографии метиловых эфиров на приборе Хроматэк-Кристалл 5000. Семнадцать рекомбинантных инбредных линий
подсолнечника показали в поколении I4 широкое варьирование содержания олеиновой кислоты в масле средних проб семян - от 39,00 % (RIL-1) до 92,24 % (RIL-42) и линолевой - от 43,28 до 1,35 % соответственно. При этом в 2016 г. три линии характеризовались средним содержанием олеиновой кислоты - 55,64-65,54 %. Анализ жирно-кислотного состава масла в отдельных семенах следующего поколения I5 этих линий подтвердил в целом их фенотипические ранги с размахом изменчивости от 32,18 до 92,15 % по содержанию олеиновой кислоты. Среднеолеиновые линии RIL-21, RIL-29 и RIL-30 также показали принадлежность к своему фенотипическому классу в 2019 г. в интервале значений от 59,80 до 63,14 %. Изучение сопряженной изменчивости значений олеиновой кислоты в ряду родитель - потомок в поколениях I4-I5 выявило наличие достоверной сильной положительной корреляции r = 0,97. При этом коэффициент детерминации, определяемый как квадрат коэффициента корреляции и оценивающий степень наследуемости признака, составил 0,95, что указывает на значительное влияние фактора генотипа в общем фенотипическом варьировании.
UDC 633.854.78:575
Heritability of oleic acid content in sunflower seed
oil of recombinant inbred lines.
Ya.N. Demurin, doctor of Biology, head of the lab.
Yu.V. Chebanova, PhD in biology
O.M. Borisenko, PhD in biology, head of the lab.
T.A. Kovalenko, post-graduate student
O.A. Rubanova, post-graduate student
N.V. Ryabovol, post-graduate student
Key words: oleic acid, line, crossing, mutation, heritability coefficient.
The study of the heritability of the oleic acid content in seed oil in recombinant inbred lines is the genetic basis for effective breeding work on the quality of sunflower oil. The experiments were carried out under field and laboratory conditions in VNIIMK, Krasnodar, Russian Federation in 2016-2020. We used 17 recombinant inbred sunflower lines of I4 and I5 generations obtained from crossing a medium-oleic LG27 line and a high-oleic LG26 line with subsequent self-pollination. The fatty acid composition of sunflower seed oil was analyzed using the method of gas-liquid chromatography of methyl esters on the Chromatek-Kristall 5000 device. Seventeen recombinant inbred sunflower lines in generation I4 showed a wide variation in the content of oleic acid in the oil of average seed samples from 39.00 % (RIL-1) to 92.24 % (RIL-42) and linoleic acid - from 43.28 to 1.35 %, respectively. In 2016, three lines were characterized
