CC BY
74
УДК 634.1:631.52
Ускоренное создание иммунных к парше сортов яблони
с использованием молекулярного ДНК-маркирования
Е.В. УЛЬЯНОВСКАЯ,
заведующая лабораторией селекции и сортоизучения семечковых и орехоплодных культур Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства И.И.СУПРУН,
заведующий сектором генетических исследований
e-mail: [email protected]
Парша (возбудитель - гриб Ventura inaequalis) - наиболее вредоносная и широко распространенная на юге России болезнь яблонь. Эффективный и экономически выгодный метод защиты насаждений от болезни - создание и культиви-
рование иммунных и устойчивых сортов [4]. Как показывает мировая практика, выращивание таких сортов - наиболее низкозатратный, экологически безопасный, ресур-со- и энергосберегающий способ получения продукции с высокими показателями качества и пищевой безопасности.
Нашим институтом совместно с Всероссийским НИИ селекции плодовых культур (г Орел) развернута большая долгосрочная работа по программе селекции яблони на иммунитет к парше. В 2000 г. создан первый на Кубани иммунный к парше сорт яблони Фортуна летнего
срока созревания, введенный с 2009 г в Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию, созданы и проходят гос-сортоиспытание новые иммунные к парше сорта яблони: раннелетние - Рассвет, Красный янтарь; летний - Союз; позднелетние сорта - Амулет, Юнона; осенние -Талисман, Кармен; позднеосенний - Василиса; зимние - Марго, Орфей, а также серия элитных форм, обладающих комплексом ценных хозяйственных и биологических признаков.
Целью наших исследований было создание с использованием молекулярно-генетических методов ДНК-маркирования новых доноров иммунитета яблони к парше. Использовали полевые и лабораторные методы исследований [13]. Молекулярную идентификацию гена Vf осуществляли методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующим электрофорети-
Доноры иммунитета к нарше, обладающие комнлексом ценных агробиологических нризнаков
Сорт, элитная форма
Комплекс ценных агробиологических признаков
Орфей, 12/1-21.61, 12/1-21-74, 28-42-32, 12/1-20-39 Марго, 12/1-21-62
Амулет, 12/2-21-4, 44-30-48-3
Талисман, 44-24-41-ю, 12/1-21-33 Купава, 12/3-21-17, 12/2-21-59 Василиса
Юнона, Ноктюрн,
Союз, 12/2-21-33, 12/3-21-6, 12/3-21-9, 12/3-20-16, 12/3-20-17 Клео, 12/1-21-19, 12/2-20-38, 12/3-21-28 Кармен
Фортуна, Дуэт, 12/3-21-32, 44-24-25-в 12/2-20-20, 12/2-20-50, 12/2-20-53
12/1-21-68, 12/1-21-43
Красный янтарь, Рассвет
Слаборослость, скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, морозоустойчивость, засухоустойчивость, крупноплодность, высокие вкусовые качества плодов
Слаборослость, скороплодность, поздний срок цветения, высокие темпы нарастания продуктивности, крупные плоды кандилевидной формы, равномерной желтой окраски, высоких вкусовых достоинств, зимнего срока созревания
Слаборослость, скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, яркая окраска и высокие вкусовые качества плодов
Слаборослость, скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, крупноплодность, высокие вкусовые качества плодов
Слаборослость, скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, морозоустойчивость, засухоустойчивость, высокие вкусовые качества плодов Слаборослость, скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, морозоустойчивость, засухоустойчивость, крупноплодность, высокие вкусовые качества плодов, ценный биохимический состав Скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, морозоустойчивость, засухоустойчивость, крупноплодность, высокие вкусовые качества плодов
Скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, засухоустойчивость, высокие вкусовые качества плодов
Скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, засухоустойчивость, яркая окраска, высокие вкусовые качества и ценный биохимический состав плодов
Скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, морозоустойчивость, засухоустойчивость, высокие вкусовые качества плодов
Скороплодность, высокая продуктивность, засухоустойчивость, крупные плоды зимнего срока созревания, высоких вкусовых достоинств
Поздний срок цветения, скороплодность, высокая продуктивность, засухоустойчивость, устойчивость к мучнистой росе, крупные плоды зимнего срока созревания, высоких вкусовых достоинств
Раннелетний срок созревания, скороплодность, высокие темпы нарастания продуктивности, устойчивость к мучнистой росе, морозоустойчивость, засухоустойчивость, яркая окраска и высокие вкусовые качества плодов___________
ТРИБУНА ИММУНОЛОГА
МВ 10 11 12 13 14 15 16 17 18
N
1. Электрофоретический анализ ПЦР продуктов ДНК-маркера гена УТ у элитных форм яблони
Условные обозначения: мв — маркер молекулярной массы ДНК; 1, 10 — сорт стандарт Прима; 2 - 12/3-20-16; 3 - 12/2-20-50; 4 - 12/2-20-38;5 - 12/2-20-27;6 - 12/221-33; 7 - 12/3-20-31; 8 - 12/2-20-9; 9 - 12/3-21-28; 11 - 12/2-21-10; 12 - 12/121-19; 13 - 12/3-21-32; 14 - 12/3-21-9; 15 - 12/2-20-35; 16 - 12/3-20-6; 17 - 12/3-21-6;18 - 12/3-20-17
ческим разделением продуктов ПЦР в 2 % агарозном геле. Использовали внутригенный ДНК-маркер гена Vf, созданный на основе полиморфизма его нуклеотидной последовательности [5]. ПЦР проводили по стандартным методикам с использованием стандартного набора реактивов с Тая-ДНК полимеразой фирмы «Сибензим». Объектами исследований были сорта и элитные формы яблони совместной селекции СКЗНИИСиВ и ВНИИСПК.
В результате оценки основных хозяйственных и биологических признаков среди них были выделены доноры иммунитета к парше (прошли отбор на искусственном фоне во ВНИИСПК), обладающие комплексом ценных агробиологических признаков, и проведена молекуляр-
но-генетическая идентификация генов устойчивости к парше (см. таблицу).
На рис. 1 представлены результаты ДНК-маркерного анализа элитных форм яблони, который позволил четко идентифицировать аллели гена Vf устойчивости яблони к парше. У образцов 2, 3, 4, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18 присутствует продукт, специфичный только для них. В данном случае сорт-стандарт наличия гена Vf - сорт Прима (электрофоретические дорожки 1, 10). Указанные образцы так же, как и Прима, имеют указанный ПЦР-фрагмент что свидетельствует о наличии у них доминантной аллели гена V!
В ходе проведения исследований по молекулярной идентификации гена Vf были подтверждены данные фитопатологического тестирования о наличии гена у новых сортов и элитных форм яблони, что свидетельствует об эффективности применения ДНК-маркирования для идентификации данного гена (рис. 2).
Таким образом, предложенный нами комплексный подход, основанный на использовании как новых (молекулярно-генетических) методов, так и классических (отдаленная
Уґ
12/2-21-10
2. Происхождение и результаты молекулярно-генетической идентификации гена УҐ иммунитета к парше у сортов и форм яблони совместной селекции СКЗНИИСиВ и ВНИИСПК Примечание. Темным выделены новые сорта и формы, светлым — исходные; УҐ — в генотипе идентифицирован ген УҐ иммунитета
5 Защита и карантин растений № 5, 2013
УДК 633.18:632.4:(571.63)
Устойчивость риса к пирикуляриозу в Приморском крае
гибридизация, полиплоидия, гибридизация с использованием географически и экологически отдаленных пар, повторная гибридизация) позволяет ускоренно создавать новые иммунные к парше сорта яблони с ценными хозяйственными признаками.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ и региональных инвесторов (№№ 09-04-99139 р_офи; 11-0496537 р_юг_ц).
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур. - Орел, 1995, 503 с.
2. Программа и методика сортоизуче-ния плодовых, ягодных и орехоплодных культур. - Орел, 1999, 606 с.
3. Программа селекционных работ по плодовым, ягодным, цветочно-декоративным культурам и винограду Союза селекционеров Северного Кавказа на период до 2010 г. - Краснодар, 2005, 343 с.
4. Седов Е.Н., Жданов В.В. Устойчивость яблони к парше - Орел, 1983, 113 с.
5. Afunian M.R., Goodwin P.H., Hunter D.M. Linkage Vfa4 in Malus x domestica and Malus floribunda with Vf resistance to the apple scab pathogen Ventura ina-eqalis // Plant Pathology, 2004, № 53, р. 461-467.
Аннотация. Разработаны методологические подходы к ускоренному созданию устойчивых генотипов яблони. Получены новые сорта и элитные формы яблони -доноры иммунитета к парше, обладающие комплексом ценных биологических и производственных признаков, у которых с помощью метода ДНК-маркирова-ния идентифицирован ген иммунитета к парше (ген Vf).
Ключевые слова. Сорт, яблоня, селекция, иммунитет, парша, ДНК-маркер-ный анализ.
Abstract. Methodological approaches to the accelerated creation of steady genotypes of apple are developed. Received new varieties and elite forms apple - donors immunity to scab, possessing a complex of valuable biological and production characteristics, have identified a gene Vf immunity to scab using the method of DNA-identification.
Keywords. Grade, apple-tree, selection, immunity, scab, DNA-markers analysis.
В.А. КОВАЛЕВСКАЯ,
заведующая лабораторией
селекции и семеноводства риса
Приморского НИИ
сельского хозяйства
В.Н. ЛЕЛЯВСКАЯ,
младший научный сотрудник
А.А. КОВАЛЕВА,
научный консультант
Дальневосточного НИИ
защиты растений
e-mail: [email protected]
Приморский край занимаеттретье место в Российской Федерации по площади, занятой под рисом. После значительного спада производства этой ценной культуры в настоящее время наблюдается развитие рисоводства в крае. В 2011 г. рис возделывали на площади 27 тыс. га, валовой сбор составил 77,9 тыс. т. В дальнейшем развитии отрасли немаловажную роль играет совершенствование защиты культуры от наиболее опасного заболевания - пири-куляриоза, которое является серьезным лимитирующим фактором получения стабильно высоких урожаев риса в крае [5].
Его возбудитель - гриб Magna-porthe grisea (Hebert) Bar (Pyricu-laria oryzae Cavar L) широко распространен во всех рисосеющих зонах. В последние десятилетия во многих странах, где выращивают рис, участились вспышки этого заболевания, что объясняется, прежде всего, внедрением новых технологий, предусматривающих применение высоких доз минеральных удобрений,особенно азотных, а использование сортов риса интенсивного типа создает в травостое посева благоприятный микроклимат для возбудителя заболевания [1]. На Дальнем Востоке периодические эпифитотии пирикуляриоза приводят к значительным потерям урожая.
Практически каждый год имеют место очаговые поражения посевов, что свидетельствует о сохранении и накоплении инфекции в природе.
Возбудитель пирикуляриоза имеет высокую спонтанную изменчивость, поэтому его полевые популяции обычно представлены смесью рас с различной вирулентностью и агрессивностью. Формы гриба, преодолевающие устойчивость, могут происходить из новых рас, интроду-цированных в данный географический ареал; местных рас, которые встречались с низкой частотой, но их количество возросло из-за выращивания монокультуры одного сорта в результате отбора клонов патогена из местной популяции с мутационными изменениями генов вирулентности и агрессивности [8].
В Приморском крае отмечалось моносортное возделывание риса на больших площадях: до 1990 г более 90 % площадей занимал сорт Новосельский 52, а затем - сорт Дальневосточный. Это способствовало частому проявлению эпифитотий [2]. Сорта, возделываемые в течение продолжительного времени, теряют устойчивость из-за высокой изменчивости патогена и накопления в природе приспособленных форм.
Появление новых рас патогена опережает достижения селекции по созданию устойчивых к пирикуляриозу сортов, поэтому выведение сортов, толерантных к местной популяции возбудителя, является постоянной целью в селекционном процессе. Особенно важна эта задача для дальневосточной зоны рисосеяния, где климатические условия наиболее благоприятны для развития грибных болезней.
Исследования состава популяции возбудителя пирикуляриоза в При-
