CC BY
15Sanin SS (2012) [Epiphytotic diseases of cereal crops: theory and practice]. Moscow: NIPKC Voskhod-A. 451 p. (in Russian)
Stekman E, Harrar J (1969) [Fundamentals of plant pathology].
Moscow: In. Lit. 540 p. (in Russian) Fedotova TI (1936) [Influence of the racial composition and specialization of parasites with the development of methods for determining the resistance of plants to plants]. V kn.: Itogi n.-i. rabot VIZR za 1935 g.». Leningrad. 484-485 p. (in Russian)
ToxA and ToxB toxin-forming genes]. Vestnik zashchity rastenij 1(99):24-29 (in Russian) http://www.doi. org/10.31993/2308-6459-2019-1(99)-24-29
Pavlova TV, Mikhailova LA (1997) [The role of Puccinia recóndita Rob. ex Desm. f. sp. tritici spore migration in the formation of populations and the development of epiphytoties]. Mikologiya i fitopatologiya 31(5):60-66 (in Russian)
Portyankin DE, Terekhova VA, Levitin MM (1988) [Study of the population variability of the causative agent of Fusarium wilting of flax in Belarus]. Mikologiya i fitopatologiya 22(4):362-368
Plant Protection News, 2019, 4(102), p. 5-16
OECD+WoS: 1.06+RQ (Mycology) http://doi.org/10.31993/2308-6459-2019-4-102-5-16
Full-text article
POPULATION STUDIES OF FUNGI CAUSING THE DISEASES OF GRAIN CROPS
M.M. Levitin*, O.S. Afanasenko, T.Yu. Gagkaeva, F.B. Gannibal, E.I. Gultyaeva, N.V. Mironenko
All-Russian Institute of Plant Protection, St. Petersburg, Russia
* responsible for the correspondence, e-mail: mark_levitin@rambler.ru
To our colleagues Ludmila Alexandrovna Mikhailova and Andrei Petrovitch Dmitriev is dedicated
For more than 40 years, population studies of phytopathogenic fungi have been carried out in the VIZR. Over the years, extensive material has been accumulated, several doctoral dissertations have been successfully accomplished, and a large number of scientific works have been published. This article briefly discusses the main results of these studies and substantiates the importance of population studies in phytopathology. Based on their own research, the authors of the article consider methods of population research, features in the analysis of the structure and studying the fungi populations distribution, taking into account specialization to host plants, life cycles peculiarities, breeding systems, migration and recombination opportunities, as well as the mechanisms of population variability. Knowledge on a pathogen population structure, the area occupied by the population, and patterns of population variability is important for population management in acrocyanosis for the creation of disease-resistant varieties, and for a new generation of agrotechnology in general.
Keywords: populations, phytopathogenic fungi, brown rust of wheat, tan spot of wheat, net spot of barley, dark brown spot of cereals, fusariosis, alternariosis
Received: 25.08.2019
Accepted: 02.12.2019
OECD+WoS: 4.01+AM (Agronomy) http://doi.org/10.31993/2308-6459-2019-4-102-16-22
Полнотекстовая статья
ПИРАМИДИРОВАНИЕ ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ К ПАТОГЕНАМ В КОМБИНАЦИИ СКРЕЩИВАНИЯ МЕКСИКАНСКОГО ВИДА КАРТОФЕЛЯ SOLANUM NEOANTIPOVICZII
С СЕЯНЦЕМ СОРТА 'АВРОРА'
Н.М. Зотеева1*, Н.С. Клименко1, А.В. Хютти2
1 Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, Санкт-Петербург, 2Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений, Санкт-Петербург
* ответственный за переписку, e-mail: zoteyeva@rambler.ru
Изучали растения из гибридной популяции, полученной от скрещивания образца мексиканского вида Solanum neoantipoviczii, сочетающего высокую устойчивость к фитофторозу (ген R2-like) и вирусу картофеля Y (YBK) (ген Ryst), с сеянцем сорта Аврора с идентифицированными маркерами генов устойчивости к нематоде патотипа Ro 1 (ген Н1) и фитофторозу (ген R1). На примере данной комбинации скрещивания показана возможность пирамидирования
генов устойчивости к вредным организмам при подборе компонентов скрещиваний, дополняющих друг друга по детектированным маркерам генов устойчивости. В популяции полученного гибрида у половины растений детектированы 4 маркера генов: устойчивости к Phytophthora infestans, YBK и нематоде; из них два диагносцируют устойчивость к фитофторозу. В тестах искусственного заражения двумя изолятами P infestans с использованием разных концентраций инокулюма оценена устойчивость растений из данной популяции. С использованием крайне высокой концентрации инокулюма растения с детектированными маркерами двух генов устойчивости к фитофторозу проявили высокую устойчивость, сопровождаемую реакцией сверхчувствительности. В данной работе на оригинальном гибридном материале продемонстрирована возможность создания генотипов растений картофеля с кассетами генов через интрогрессивную гибридизацию с использованием ДНК-маркеров.
Ключевые слова: Solanum spp., маркеры генов устойчивости, фитофтороз, вирус картофеля Y, нематода
Поступила в редакцию: 21.07.2019 Принята к печати: 02.12.2019
Введение
Несмотря на согласованность повсеместно проводимых исследований, фитофтороз картофеля, возбудителем которого является Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, по-прежнему остается одной из наиболее экономически значимых болезней этой культуры. При этом общая стоимость усилий по борьбе с патогеном и потери урожая во всем мире оцениваются более чем в 3 миллиарда долларов США в год (Fry, 2008). Большую роль в решении проблемы играет исходный растительный материал, используемый при создании фитофтороустойчивых сортов.
Известно, что дикие виды рода Solanum L. являются источниками высокой устойчивости к болезням и вредителям культуры. До середины ХХ века селекция сортов с устойчивостью к разным патогенам велась классическим способом - отбором родительских клонов в фитопатоло-гических тестах. Начиная с 80-х гг. для отбора растений с желаемыми признаками начали применять маркер-опосредованную селекцию (MAS). В начале 90-х гг. в практической селекции она зарекомендовала себя как эффективный инструмент для выявления растений с желаемыми признаками. В исследованиях по картофелю, где используются классические стратегии клонирования на основе картирования, доминантные гены устойчивости (R-гены) были выделены из диких видов Solanum, которые имеют расо-специфические гены устойчивости, и прежде всего, из Solanum demissum Lindl. Первые гены Rpi устойчивости
Материал
Материалом для исследований служили сеянцы из гибридной популяции, полученной от скрещивания образца S. neoantipoviczii ВИР к-8505 (материнская форма) с сеянцем сорта 'Аврора' (опылитель).
Сеянцы оценивали в фитопатологическом тесте заражения отделенных долей листьев с использованием двух разных изолятов P. infestans с генами вирулентности 1.3.4.6.7.10.11. и 1.2.3.4.6.7.10.11., выделенных из местной популяции патогена (экспериментальное поле ВИР, г. Пушкин) в 2016. Применяли две разные концентрации инокулюма - 20000 и 75000 зооспор/мкл. Симптомы болезни учитывали по шкале от 9 до 1, где балл 9 означает отсутствие симптомов, а балл 1 - полностью пораженное растение (Zarzycka, 2001). Устойчивыми считали растения, оцениваемые баллами от 9 до 6. Балл 5 означает
к фитофторозу R1 - R4 были описаны еще в 1953 году (Black et al., 1953). Гены R1, R2, R3, R4 и R10 от S. de-missum были интрогрессированы в культурный картофель (van der Lee et al., 2001; van der Vossen et al., 2005), но были быстро преодолены в полевых условиях (Toxopeus, 1956).
С 2000-х гг. открытие новых генов Rpi, явившееся результатом многих исследований, достигло большого прогресса. Идентифицирован целый ряд генов устойчивости к P infestans, в том числе, их спектр из S. bulbocastanum Dun. - RB (Ballvora et al., 2002; Huang et al., 2005; Li et al., 2011; Lokossou et al., 2009; Song et al., 2003; van der Vossen et al., 2005, Wang et al., 2008).
Большой ущерб урожаю картофеля наносят также золотистая картофельная нематода (ЗКН), и Y вирус картофеля (YBK). Устойчивость к нематоде является одной из наиболее важных характеристик сортов картофеля. YBK также является очень серьезной проблемой в большинстве стран-производителей семенного картофеля. Инфицирование YBK является проблемой как для семеноводов, так и для коммерческих производителей. Устойчивые сорта часто снижают концентрацию вируса в растениях, ограничивают системное распространение вируса в полевых условиях, развивают некротический ответ (гибель клеток), который убивает инфицированные ткани растения. Штамм PVYNTN вызывает крупные некротические кольца на клубнях картофеля (Le Romancer et al., 1994).
и методы
умеренную чувствительность. В качестве устойчивого контроля использовали сорт Алуэт и клон 2018-nz14, неустойчивого - сорт Дезире.
Генотипирование осуществляли методом ПЦР-анализа с использованием маркеров генов устойчивости к фитофторозу (R1, R3a и R2-like), вирусу Y картофеля (Rysto) и к золотистой картофельной нематоде патотипа Ro1(H1) (табл. 1). ПЦР проводили в 20 мкл реакционной смеси, содержащей 10 нг тотальной ДНК, 1/ реакционный буфер («Диалат Лтд», Россия), 2.5 мМ MgCl2, 0.4 мМ каждого из dNTPs, по 0.2 мкМ прямого и обратного праймеров и 1 ед. Taq ДНК-полимеразы («Диалат Лтд», Россия). Реакцию осуществляли в амплификаторе Mastercycler® Nexus Gradient («Eppendorf», Германия) при температурах отжига, соответствующих указанным в литературе.
Зотеева Н.М. и др./Вестник защиты растений 4(102) - 2019, с. 16-22 Таблица 1. Использованные в работе маркеры генов устойчивости
Ген Хромосома Маркер T° m Последовательности праймеров Размер диагностического фрагмента (п.о.) Литературный источник
Устойчивость к фитофторозу
R1 V R1-1205 65 F: CACTCGTGACATATCCTCACTA R: GTAGTACCTATCTTATTTCTGCAAGAAT 1205 Sokolova et al., 2011
R3a XI RT-R3a 56 F: ATCGTTGTCATGCTATGAGATTGTT 982 Huang et al., 2005
R: CTTCAAGGTAGTGGGCAGTATGCTT
R2-like IV R2area 60 F: AAGATCAAGTGGTAAAGGCTGATG 1137 Lenman et al., 2016
1F/2R R: ATCTTTCTAGCTTCCAAAGATCACG
Устойчивость к Y-вирусу картофеля
Ry.t,o XII YES3-3A 55 F: TAACTCAAGCGGAATAACCC R: AATTCACCTGTTTACATGCTTCTTGTG 341 Song, Schwarzfischer, 2008
Устойчивость к Globodera rostochiensis
Н1 V 57 R 60 F:TGCCTGCCTCTCCGATTTCT 450 Finkers-Tomczak et al., 2011;
R: GGTTCAGCAAAAGCAAGGACGTG Schultz et al., 2012
Результаты
Задачей данной работы было получение растений картофеля с несколькими маркерами генов (пирамид генов), отвечающих за устойчивость к наиболее вредоносным патогенам картофеля. С этой целью получен гибрид между образцом мексиканского вида & neoantipoviczii и сеянцем сорта 'Аврора'. В проведенных ранее исследованиях у материнского образца найдена высокая устойчивость к фи-тофторозу и трем штаммам (PVY 0, PVY * и PVY Y вируса картофеля (УВК) (Zoteyeva et а1., 2012), а также обнаружен ген Ку!0о устойчивости к УВК (Zoteyeva et а1., 2014). Популяция сорта 'Аврора' в ПЦР тесте расщеплялась по наличию маркерного компонента гена R1 устойчивости к фитофторозу в соотношении 13 (с аллелем устойчивости) к 7-ми (без такового) (Зотеева, неопубликованные данные). По литературным данным сорт 'Аврора' обладает устойчивостью к нематоде патотипа Ro1, обусловленной наличием маркера гена Н1 (Бирюкова и др., 2015). При оценке в двух фитопатологических тестах с использованием агрессивного изолята фитофторы с генами вирулентности 1.3.4.6.7.10.11., выделенного из местной популяции Р. infestans (экспериментальное поле ВИР, г. Пушкин), и концентрации инокулюма 20000 зооспор/ ц1, гибридная популяция расщеплялась в соотношении 20 устойчивых : 6 умеренно чувствительных растений. Поражение листьев неустойчивого сорта Дезире, использованного в качестве чувствительного контроля, оценивали средним баллом 2.6 (рис.1).
Генотипировали 26 сеянцев из популяции гибрида & neoantipoviczii х сеянец сорта 'Аврора' по наличию маркеров генов R1 и R2-like устойчивости к фитофторозу, гена Яу!0о - к У вирусу картофеля и гена Н1 устойчивости к нематоде патотипа Ro1. Результаты ПЦР анализа показали, что у всех из них присутствовали маркерные компоненты генов R2-like, Яу и Н1 и отсутствовали маркеры гена R3a. Маркер гена Я1 детектирован у 13-ти сеянцев. Таким образом, у 13-ти растений детектированы четыре маркера генов устойчивости к патогенам, из них два диагносциру-ют устойчивость к фитофторозу (табл. 2).
В изучение устойчивости к фитофторозу гибридных клонов различного происхождения в 2018 г. были включены клоны гибрида & neoantipoviczii х 'Аврора', проявившие высокую устойчивость в предыдущем опыте. Для
Таблица 2. Наличие маркерных компонентов генов устойчивости к патогенам у растений из популяции гибрида Solanum neoantipoviczii х сеянец сорта 'Аврора'
Код клона
NZ-nAU-1
NZ-nAU-2
NZ-nAU-3
NZ-nAU-4
NZ-nAU-5
NZ-nAU-6
NZ-nAU-7
NZ-nAU-8
NZ-nAU-9
NZ-nAU-10
NZ-nAU-11
NZ-nAU-12
NZ-nAU-13
NZ-nAU-14
NZ-nAU-15
NZ-nAU-16
NZ-nAU-17
NZ-nAU-18
NZ-nAU-19
NZ-nAU-20
NZ-nAU-21
NZ-nAU-22
NZ-nAU-23
NZ-nAU-24
NZ-nAU-26
NZ-nAU-28
Сорт Алуэт
Клон 2018-nz14
Сорт Дезире
R1
0
н.д.* н.д. н.д.
R3a
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 н.д. н.д. н.д.
R2-like
Ryst
н.д. н.д. н.д.
н.д. н.д. н.д.
H1
н.д. н.д. н.д.
Устойчивость к P. infestans, балл
7
7 7 7
5 7 9
6 7 6 5 5
5 7 7
6 7 5
5 7
6 9
7 9 6 6 9
8 2.6
*) 1= наличие маркерных компонентов генов; **) = нет данных.
Рисунок 1. Два верхних ряда (слева направо) - одна отделенная доля листа с симптомами болезни сеянца NZ-nAU-5 и по три отделенных доли листьев трех высоко устойчивых сеянцев NZ-nAU-7, 22 и 24 без симптомов болезни. Нижний ряд: по три доли листьев контрольных образцов - сорт Алуэт и клон 2018-nz14 (устойчивые),
сорт Дориза (чувствительный) заражения использовали изолят c генами вирулентности этих клонов симптомы болезни отсутствовали (балл 9), 1.2.3.4.6.7.10.11. Концентрация инокулюма составила отмечено наличие реакции сверхчувствительности. 75000 зооспор/цл. На 7-е сутки после заражения на листьях
Обсуждение
Виды рода Solanum, являющиеся незаменимыми в качестве источников высокой и длительной устойчивости к различным патогенам, уже входят в родословные многих сортов. Различные природные условия мест обитания диких видов картофеля и сопряженная эволюция на их родине - в районах распространения различных патогенов, привели к долговременной селекции высоко устойчивых форм. Многие центрально- американские виды картофеля, в том числе S. neoantipoviczii, произрастают в Мексике, где популяции P. infestans характеризуются наиболее богатым генетическим разнообразием.
Изоляты P infestans, собранные до миграции рас фитофторы из Мексики, генетически очень похожи (Drenth et al., 1993; Fry et al., 1992). В отличие от периода, когда в популяциях регистрировали только тип совместимости А1 и размножение P infestans осуществлялось вегетативным путем, появление типа совместимости А2 привело к половому воспроизводству P. infestans. В связи с этим возникла и продолжает существовать сложная расовая структура большинства популяций патогена (Rauscher et al., 2006), что ограничивает эффективность от внедрения одиночных генов расоспецифической устойчивости. Тем не менее,
наличие в генотипах большего числа таких генов способствует более высокой устойчивости растений (Stewart et al., 2003, Montarry et al., 2010). В настоящее время основной стратегией является поиск и интегрирование набора генов, которые обеспечивают устойчивость к широкому спектру рас патогена (Park et al., 2009a, b; Zhu et al., 2012), в частности Rpi--генов с аллелями RB (Park et al., 2005; Song et al., 2003; van der Vossen et al., 2005).
Современные требования к сортам картофеля предусматривают комплексную и групповую устойчивость к патогенам. Устойчивость к нематоде в РФ не является обязательной для внесения сорта в Госреестр, однако конкурентоспособность сортов картофеля в современных условиях связана в первую очередь с устойчивостью к ЗКН (Хютти и др., 2017). Крайне желаемым признаком для вновь выводимых сортов является также устойчивость к YBK, особенно к его некротическому штамму, уже много лет представляющему угрозу урожаю картофеля в странах Европы. Гибриды различного происхождения, созданные с участием S. neoantipoviczii, проявляют повышенную устойчивость к фитофторозу (Zoteyeva, 2012), и обладают фертильной пыльцой у них отмечено присутствие маркера
гена Rysto (Zoteyeva et а1., 2014, 2017). Такие гибриды могут быть использованы при создании сортов картофеля с комплексной устойчивостью к фитофторозу и УВК.
При заражении подавляющего большинства клонов с двумя генами устойчивости к фитофторозу изолятом Р. т-festans с 8 генами вирулентности и с использованием крайне высокой концентрации инокулюма (75000 зооспор/цл) симптомы болезни отсутствовали.
Однако, несмотря на наличие нескольких генов устойчивости к фитофторозу у сеянцев, отдельные из них проявляли умеренную чувствительность. Механизмы, лежащие в основе защитных реакций растений против Р. infestans, например, уровень экспрессии генов и др., еще
недостаточно известны. Степень устойчивости растений с наличием одних и тех же маркеров может варьировать в зависимости от дополнительных факторов.
В результате гибридизации образца & neoantipoviczii с сеянцем сорта 'Аврора' созданы гибридные потомства, имеющие маркеры генов: R1 и R2-like устойчивости к фитофторозу, Ку!0о - устойчивости к вирусу У картофеля и Н1 - устойчивости к золотистой картофельной нематоде патотипа Ro1, при этом, маркеры генов R2-like, Яу и Н1 амплифицированы у всех сеянцев. Полученный растительный материал может быть использован при выведении сортов картофеля с устойчивостью к патогенам.
Благодарности. Работа выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по теме №0662-2019-0004_2019 «Скрининг генофонда основных сельскохозяйственных культур по устойчивости к болезням и вредителям с использованием современных лабораторных методов, изучение эффективности источников устойчивости к вредным организмам», номер государственной регистрации ЕГИСУ НИОКР АААА-А16-116040710361-8) и при поддержке гранта РНФ № 16-16-04125.
Библиографический
Бирюкова ВА, Шмыгая ИВ, Абросимова СБ, Запекина ТИ, Мелешин АА и др (2015) Поиск источников генов устойчивости к патогенам среди образцов селекционно-генетических коллекций ВНИИКХ с использованием молекулярных маркеров. Защита картофеля 1:3-7 Зотеева НМ, Антонова ОЮ, Клименко НС, Апалико-ва ОВ, Carlson-Nilsson U и др (2017) Использование молекулярных маркеров R генов и типов цитоплазмы при интрогрессивной гибридизации диких полиплоидных мексиканских видов картофеля. Сельскохозяйственная биология 52:964-975. http://doi.org/10.15389/ agrobiology.2017.5.964rus Хютти АВ, Антонова ОЮ, Мироненко НВ, Гавриленко ТА, Афанасенко ОС (2017) Устойчивость картофеля к карантинным болезням. Вавиловский журнал генетики и селекции 21(1):51-61. http://doi.org/ doi 10.18699/ VJ17.223rus
Ballvora A, Ercolano MR, Weiß J, Meksem K, Bormann CA et al (2002) The R1 gene for potato resistance to late blight (Phytophthora infestans) belongs to the leucine zipper/NBS/ LRR class of plant resistance genes. Plant J 30:361-371 Black W, Mastenbroek C, Mills WR, Peterson LC (1953) A proposal for an international nomenclature of races of Phytophthora infestans and of genes controlling immunity in Solanum demissum derivatives. Euphytica 2:173-179 Drenth A, Goodwin SB, Fry WE, Davidse LC (1993) Genotypic diversity of Phytophthora infestans in The Netherlands revealed by DNA polymorphisms. Phytopathol 83:1087-1092
Finkers-Tomczak A, Bakker E, de Boer J, van der Vossen E, Achenbach U et al (2011) Comparative sequence analysis of the potato cyst nematode resistance locus H1 reveals a major lack of co-linearity between three haplotypes in potato (Solanum tuberosum ssp.). Theor Appl Genet 122(3):595-608. http://doi.org/10.1007/s00122-010-1472-9 Fry W (2008) Phytophthora infestans: the plant (and R gene) destroyer. Mol Plant Pathol 9:385-402. doi: 10.1111/j.1364-3703.2007.00465.x Fry WE, Goodwin SB, Matuszak JM, Spielman LJ, Milgroom MG et al (1992) Population genetics and intercontinental
список (References)
migrations of Phytophthora infestans. Annu Rev Phytopathol 30:107-129
Huang S, van der Vossen EA, Kuang H, Vleeshouw-ers VG, Zhang N et al (2005) Comparative genomics enabled the isolation of the R3a late blight resistance gene in potato. Plant J 42:251-261. http://doi. org/10.1111/j.1365-313X.2005.02365.x Le Romancer M, Kerlan M, Nedellec M (1994) Biological characterization of various geographical isolates of potato virus Y including superficial necrosis on potato tubers. Plant Pathol 43:138-144 Lenman M, Ali A, Muhlenbock P, Carlson-Nilsson U, Liljeroth E et al (2016) Effector-driven marker development and cloning of resistance genes against Phytophthora infestans in potato breeding clone SW93-1015. Theoretical and Applied Genetics 129(1):105-115 http://doi.org/10.1007/ s00122-015-2613-y Li G, Huang S, Guo X, Li Y, Yang Y et al (2011) Cloning and characterization of R3b; members of the R3 superfamily of late blight resistance genes show sequence and functional divergence. Mol Plant Microbe Interact 24:1132-1142. http://doi.org/10.1094/MPMI-11-10-0276 Lokossou AA, Park TH, van Arkel G, Arens M, Ruyter-Spira C et al (2009) Exploiting knowledge of R/Avr genes to rapidly clone a new LZ-NBS-LRR family of late blight resistance genes from potato linkage group IV Mol Plant Microbe Interact 22:630-641. http://doi.org/10.1094/MPMI-22-6-0630 Montarry J, Hamelin FM, Glais I, Corbière R, Andrivon D (2010) Fitness costs associated with unnecessary virulence factors and life history traits: evolutionary insights from the potato late blight pathogen Phytophthora infestans. BMC Evol Biol 10:283. https://doi.org/10.1186/1471-2148-10-283 Park TH, Gros J, Sikkema A, Vleeshouwers VGA, Muskens M et al (2005) The late blight resistance locus Rpi-blb3 from Solanum bulbocastanum belongs to a major late blight R gene cluster on chromosome 4 of potato. Mol Plant-Microbe Interact 18:722-729. http://doi.org/10.1094/ MPMI-18-0722
Park TH, Foster S, Brigneti G, Jones JDG (2009a) Two distinct potato late blight resistance genes from Solanum berthaultii are located on chromosome 10. Euphytica 165:269-278. https://doi.org/10.1007/s10681-008-9784-4 Park TH, Vleeshouwers VGA, Jacobsen E, van der Vossen E, Visser RGF (2009b) Molecular breeding for resistance to Phytophthora infestans (Mont.) de Bary in potato (Solanum tuberosum L.): a perspective of cisgenesis. Plant Breed 128:109-117. https://doi. org/10.1111/j.1439-0523.2008.01619.x Rauscher GM, Smart CD, Simko I, Bonierbale M, Mayton H et al (2006) Characterization and mapping of RPi-ber, a novel potato late blight resistance gene from Solanum berthaultii. Theor Appl Genet 112:674-687. http://doi.org/10.1007/ s00122-005-0171-4 Schultz L, Cogan NOI, McLean K, Dale MFB, Bryan GJ et al (2012) Evaluation and implementation of a potential diagnostic molecular marker for H1-conferred potato cyst nematode resistance in potato (Solanum tuberosum L.). Plant Breeding 131:315-321. http://doi. org/10.1111/j.1439-0523.2012.01949.x Sokolova E, Pankin A, Beketova M, Kuznetsova M, Spiglazova S et al (2011) SCAR markers of the R-genes and germplasm of wild Solanum species for breeding late blight-resistant potato cultivars. Plant Genetic Resources: Characterization and Utilization 9(2):309-312. http://doi. org/10.1017/S1479262111000347 Song YS, Schwarzfischer A (2008) Developmentof STS markers for selection of extreme resistance (Rysto) to PVY and maternal pedigree analysis of extremely resistant cultivars. American Journal of Potato Research 85:159170. http://doi.org/10.1007/s12230-008-9012-8). Song J, Bradeen JM, Naess SK, Raasch JA, Wielgus SM et al (2003) Gene RB cloned from Solanum bulbocastanum confers broad spectrum resistance to potato late blight. Proc Natl Acad Sci USA 100:9128-9133. https://doi.org/10.1073/ pnas.1533501100 Stewart HE, Bradshaw JE, Pande B (2003) The effect of the presence of R-genes for resistance to late blight (Phytophthora infestans) of potato (Solanum tuberosum) on the underlying level of field resistance. Plant Pathol 52:193198 https://doi.org/10.1046Zj.1365-3059.2003.00811.x
Toxopeus H J (1956) Reflections on the origin of new physiologic races in Phytophthora infestans and the breeding for resistance in potatoes. Euphytica 5:221-237 van der Lee T, Testa A, van't Klooster J, van den Berg-Velthuis G, Govers F (2001) Chromosomal deletion in isolates of Phytophthora infestans correlates with virulence on R3, R10, and R11 potato lines. Mol Plant-Microbe Interact 14:14441452. http://doi.org/10.1094/MPMI.2001.14.12.1444 van der Vossen EAG, Gros J, Sikkema A, Muskens M, Wouters D et al (2005) The Rpi-blb2 gene from Solanum bulbocast-anum is an Mi-1 gene homolog conferring broad-spectrum late blight resistance in potato. Plant J 44:208-222. http:// doi.org/10.1111/j.1365-313X.2005.02527.x Wang M, Allefs S, van der Berg R, Vleeshouwers VGAA, van der Vossen EAG et al (2008) Allele mining in Solanum: conserved homologues of Rpi-blb1 are identified in Solanum stoloniferum. Theoretical and Applied Genetics 116:933943. http://doi.org/10.1007/s00122-008-0725-3 Zhu S, Li Y, Vossen J, Visser RF, Jacobsen E (2012) Functional stacking of three resistance genes against Phytophthora infestans in potato. Transgenic Research 21:89-99. http:// doi.org/10.1007/s11248-011-9510-1 Zarzycka H (2001) Evaluation of resistance to Phytophthora infestans in detached leaflet assay. Monografie i Rozprawy Naukowe 10b Radzików - IHAR: 75-77 Zoteyeva N, Mezaka I, Vilcane D, Carlson - Nilsson U, Skrabule I et al (2014) Assessment of genes R1 and R3 conferring resistance to late blight and of gene Rysto conferring resistance to potato virus Y in two wild species accessions and their hybrid progenies. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences Section B 68(3/4):133-141. http://doi.org/10.2478/prolas-2014-0015 Zoteyeva NM (2012) Assessment of foliar and tuber resistance in Solanum neoantipoviczii Buk. x S. phureja Juz. et Buk. hybrid populations using different isolates of Phytophthora infestans. PPO -SpecialReport no15:173-178 Zoteyeva NM, Chrzanowska M, Flis B, Zimnoch-Guzowska E (2012) Resistance to Pathogens of the Potato Accessions from the Collection of N. I. Vavilov Institute of Plant Industry (VIR). Am J Pot Res 89:277-293. http://doi.org/10.1007/ s12230-012-9252-5
Translation of Russian References
Khiutti AV, Antonova OYu, Mirinenko NV, Gavrilenko TA, Afanasenko OS (2017) Ustoyczivost kartofelya k karantinnym bolezniyam [Resistance of potato to quarantine diseases]. Vavilovsky zhurnal genetiki i selektsii 21(1):51— 61. http://doi.org/10.18699/VJ17.223 (in Russian) Biryukova VA, Zhuravlev AA, Abrosimova SB, Kostina LI, Hromova LM et al. (2015) Poisk istochnikov genov ustoy-chivosti k patogenam sredi obraztsov selektsionno-geneticz-eskikh kollektsiy VNIIKH s ispolzovaniem molekulyarnykh markerov. [Searching for sources of genes of resistance to pathogens among samples of selection-genetic collections
ARRIPF using molecular markers] Zashchita kartofelya 1:3-7 (in Russian) Zoteyeva HM, Antonova OYu, Klimenko NS, Apalikova OV, Carlson-Nilsson U et al (2017) Ispolzovanie molekulyarnykh markerov R--genov i tipov tsytoplasmy pri introgressivnoy gibridizatsii dikikh polyploidnykh meksikanskikh vidov kartofelya [Facilitation of introgressive hybridization of wild polyploid Mexican potato species using DNA markers of R genes and of different cytoplasmic types]. Agricultural Biology 52:964-975. http://doi.org/10.15389/ agrobiology.2017.5.964rus
Plant Protection News, 2019, 4(102), p. 16-22
OECD+WoS: 4.01+AM (Agronomy) http://doi.org/10.31993/2308-6459-2019-4-102-16-22
Full-text article
PYRAMIDING OF PATHOGEN RESISTANCE GENES VIA CROSSING OF MEXICAN POTATO SPECIES SOLANUM NEOANTIPOVICZII WITH SELECTION FROM 'AURORA' VARIETY
N.M. Zoteyeva1 *, N.S. Klimenko1, A.V. Khyutti2
1All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, St. Petersburg, Russia 2All-Russian Institute of Plant Protection, St. Petersburg, Russia
*corresponding author, e-mail: zoteyeva@rambler.ru
In this paper we have studied the potato plants from a hybrid population obtained by crossing of the Mexican species Solanum neoantipoviczii sample, combining high resistance to late blight (gene R2-like) and Potato Virus Y (PVY) (gene Rysto), with the variety Aurora selection. The Aurora selection possesses the identified markers of genes responsible for resistance to nematode (Globodera rostochiensis) of Ro1 pathotype (gene H1) and to late blight (gene R1). Genotyping data of this crossing combination demonstrates the availability of the pathogen resistance gene pyramiding when crossing components complementing each other according to the detected markers. In the obtained hybrid population, 4 gene markers conferring resistance to Phytophthora infestans, PVY and nematode were detected in a half of the plants; two of them diagnose late blight resistance. Plant population has been artificially infected by treating them with two isolates of P infestans and different inoculum concentrations. When applying extremely high inoculum concentration, the plants with detected markers of two genes with resistance to late blight have showed high resistance, accompanied by a hypersensitivity reaction.In this research, on original plant material, we have demonstrated the ability to develop the potato plant genotypes with gene cassettes via an introgressive hybridization using DNA-markers.
Keywords: Solanum spp., markers of gene for resistance, late blight, Potato Virus Y, gold nematode
Received: 21.07.2019 Accepted: 02.12.2019
OECD+WoS: 4.01+AM (Agronomy) http://doi.org/10.31993/2308-6459-2019-4-102-22-28
Полнотекстовая статья
ПЕРСПЕКТИВЫ ВЫРАЩИВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ РАЗНЫХ СРОКОВ СОЗРЕВАНИЯ И ПРИЁМЫ ИХ ЗАЩИТЫ ОТ ГРИБНЫХ БОЛЕЗНЕЙ В СЕВЕРНЫХ ОКРУГАХ
ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
Т.А. Макарова*, П.Н. Макаров
Сургутский государственный университет, Сургут
* ответственный за переписку, e-mail: tatiana.makarowa2010@yandex.ru
Ханты-Мансийский автономный округ - Югра может сам себя обеспечить продуктами питания местного производства, например, картофелем. Об этом свидетельствуют факты успешного картофелеводства на севере в 70-80-е гг. прошлого столетия. Мониторинг современного состояния вопроса в конкретных административных округах поможет собрать сведения о качестве семенного материала, хозяйственно-ценных признаках культивируемых сортов, технологии выращивания картофеля в условиях севера. Для апробации агротехнических приемов на территории МАУ ДО «Эколого-биологического центра» был заложен мелкоделяночный опыт по испытанию 7 реестровых сортов картофеля, разного срока созревания. В результате инвентаризации сортов семенного картофеля установлено, что из 12 используемых садоводами сортов, - 7 зарегистрированы в Госреестре (Жуковский ранний, Импала, Розара, Удача, Гала, Отрада и Симфония) и только 2 из них (Жуковский ранний и Розара) рекомендованы для выращивания в Западно-Сибирском регионе. Все сорта поражаются ризоктониозом и паршой серебристой, большинство - восприимчивы к ранней сухой пятнистости. Основными агротехническими приемами при выращивании картофеля в Сургуте являются использование раннеспелых и среднеранних сортов картофеля, соблюдение сроков посадки, протравливание клубней от болезней и оптимизация глубины посадки. Положительные результаты получены при обработке клубней бактериальным препаратом Фитоспорин-М. При интенсивности поражении клубней ризоктониозом в 1-2 балла биологическая эффективность препарата составляет от 50 (Розара) до 100 % для сортов Гала, Жуковский ранний, Импала, Удача, Симфония и Отрада. При
