The methods for identifying M-virus resistance genes of potato were developed.Gene Gm of extreme PVM resistance is rare and available for the present only in breeding material.On the contrary, hypersensitivity gene Rm is quite widely repre­sented in Belarusian and foreign potato cultivars providing their resistance to this pathogen.Potato cultivars and hybrids, se­lected for the availability of markers GP250510, GP283320, UBC8221079 to gene Rm and marker SC878885 to gene Gm, are the valuable donors of resistance to this virus and are recommended for use in breeding.Разработаны методы идентификации генов устойчивости к М-вирусу картофеля. Показано, что ген Gm крайней устойчивости к M-вирусу является редким и присутствует пока только в селекционном материале. Ген сверхчувствительности Rm, напротив, достаточно широко представлен в со­ртах картофеля, что обеспечивает их устойчивость к М-вирусу.Выделенные по наличию маркеров GP250510, GP283320, UBC8221079 к гену Rm и маркера SC878885 к гену Gm сорта и гибриды картофеля являются ценными донорами устойчивости к этому патогену и могут быть рекомендованы для ис­пользования в селекции

E. VOLUEVICH A.

N. PAVLYUCHUK V.

Е. ВОЛУЕВИЧ А.

Н. ПАВЛЮЧУК В.

Russian

E. A. VOLUEVICH

N. V. PAVLYUCHUK

Е. А. ВОЛУЕВИЧ

Н. В. ПАВЛЮЧУК

Reports of the National Academy of Sciences of Belarus

93Доклады Национальной академии наук Беларуси2014 март–апрель Том 58 № 2БИОЛОГИЯУДК 577.21:632.38:635.21:631.524.86Е. А. ВОЛУЕВИЧ, Н. В. ПАВЛЮЧУКОТБОР УСТОЙЧИВЫХ К М-ВИРУСУ ГЕНОТИПОВ КАРТОФЕЛЯ  (SOLANUM TUBEROSUM) C ПОМОЩЬЮ ПЦР(Представлено членом-корреспондентом А. В. Кильчевским)Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Минск Поступило 12.03.2014Введение. M-вирус картофеля является одним из наиболее распространенных вирусов, по-ражающих эту культуру практически во всех районах выращивания [1–4] . Наряду с Y- и L-виру-сами он включен в «Перечень особо опасных вредителей, болезней растений и сорняков» Респу-блики Беларусь [5] . М-вирус картофеля может снижать урожай клубней на 40–75 %, а при сме-шанной инфекции и более [6] . Наиболее перспективный способ защиты картофеля от вирозов – выведение и возделывание устойчивых сортов . Для оптимизации селекции необходимо иметь доноры с генами устойчиво-сти, к которым разработаны молекулярные маркеры . Устойчивость к М-вирусу контролируется двумя известными генами . Ген Rm индуцирует сверхчувствительную реакцию, однако после ме-ханической инокуляции на листьях устойчивых сортов могут появляться некротические пятна . Ген Gm обусловливает крайнюю устойчивость к M-вирусу картофеля, поэтому в сортах карто-феля с данным геном вирус не распространяется после механической инокуляции . Для иденти-фикации этих генов Marczewski с соавт . предложили несколько ПЦР-маркеров [7] . Однако оста-ется открытым вопрос о том, какие из известных маркеров лучше подходят для отбора устойчи-вых к М-вирусу генотипов . В связи с этим нашей целью являлась разработка методов детекции генов устойчивости к М-вирусу картофеля и использование их для поиска источников рези-стентности к этому патогену . Материалы и методы исследования. Материалом для исследования служили сорта карто-феля отечественной и зарубежной селекции, а также гибриды, созданные в РУП «Научно-прак-тический центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству» и отобранные как устойчивые к M-вирусу на искусственном инфекционном фоне . Выделение и очистку ДНК проводили с использованием готовых наборов Genomic DN� �u-rification Kit (Thermoscientifi c, EU) согласно методике, предлагаемой производителем, с внесени-ем определенных модификаций . Идентификацию генов Rm и Gm осуществляли с помощью оптимизированных нами мето-дик, предложенных Marczewski с соавт . [7] . Они основаны на использовании SC�R маркера SC878885, сцепленного с геном Gm, а также трех маркеров к гену Rm: G�250510, G�283320, UBC8221079 .Результаты и их обсуждение. ПЦР-анализ сортов и гибридов с использованием маркера SC878885 к гену Gm показал наличие диагностического фрагмента длиной 885 п . н . только у двух гибридов 1M-8 и 1M-9, отобранных как устойчивые на инфекционном фоне к М-вирусу (рис . 1) . Полученные результаты согласуются с данными польских исследователей, которые указывают на то, что ген Gm пока присутствует только в селекционном материале [8; 9] . Для выявления гена Rm была проведена оценка эффективности использования C��S марке-ров G�250510, G�283320, G�38, SC864816, а также ISSR маркера UBC8221079 . Положительными кон-94тролями служили сорта польской селекции Triada и Korona c геном Rm . Согласно полученным данным, лучшими диагностическими маркерами оказались G�250510, G�283320 и UBC8221079 . Маркеры G�38, SC864816 были не эффективны . Это может быть обусловлено тем, что на генети-ческой карте хромосомы 11 картофеля они находятся достаточно далеко от гена Rm: на расстоя-нии 8сМ и 27сМ соответственно . Напротив, маркеры G�250510 и G�283320 расположены на рас-стоянии 0,8сМ к гену Rm . Результаты ПЦР-анализа, полученные при использовании отобранных маркеров, подтверждают их пригодность для выявления устойчивых к М-вирусу генотипов кар-тофеля (таблица) .Присутствие в сортах картофеля маркерных локусов  к гену Rm сверхчувствительной устойчивости к M-вирусуСортСтепень устойчивости в баллахНаличие/отсутствие (+/–) маркера G�250510Наличие/отсутствие (+/–) маркера G�283320Наличие/отсутствие (+/–) маркера UBC8221079Явар 9 + + +Дельфин 8 + + +Нептун 8 – + +Криница 8 + + –Дубрава 8 + – +Атлант 8 + + –Бриз 8 – + +Прамень 8 + – +Сузорье 8 – – +Орбита 8 – – +Ветразь 8 – – +Колорит 8 + – –Живица 8 – – +Талисман 8 – – +Скарб 8 – + +Одиссей 8 + – –Журавинка 8 + – –Аксамит 8 + – –Каприз 8 – – +Верас 8 – – –Блакит 8 – – –Росинка 8 – – –Дар 8 + – –Ласунак 8 – – –Уладар 7 + – +�nosta н/о – – +Фазан н/о + – –Лазарь н/о – + –Carolla н/о + – –Рис . 1 . Результаты разделения методом электрофореза продуктов амплификации ДНК сортов и гибридов картофеля с маркером SC878885; М – маркер молекулярного веса (100–1000 п . н .); лунка 1 – сорт Янка; 2 – Блакит; 3 – Рагнеда; 4 – Дельфин; 5 – Синтез; 6 – Явар; 7 – Росинка; 8 – Одиссей; 9 – Выток; 10 – гибрид 1M-8; 11 – �onto; 12 – �pta; 13 – Веснянка; 14 – Нептун; 15 – гибрид 1M-9; 16 – Журавинка; 17 – Криница; 18 – Живица; 19 – Бриз . При наличии гена Gm амплифицируется фрагмент длиной 885 п . н .95СортСтепень устойчивости в баллахНаличие/отсутствие (+/–) маркера G�250510Наличие/отсутствие (+/–) маркера G�283320Наличие/отсутствие (+/–) маркера UBC8221079Binella н/о + – –�onto 5 + – –Heidrun н/о – + –�ssia н/о – – –Berber н/о + – +Krasa н/о + + +Karmoran н/о + – –Янка 7 + – –Выток 5 + – +Лилея 5 + – +Зарница 5 – + –Веснянка 5 + – –Синтез 5 + – –Акцент 5 – + –Универсал 5 + – +Рагнеда 3–5 – – –Манифест н/о + – +Радео н/о + – –Ламбада н/о – – –�irola н/о – + –Kama н/о – – +�lbatros н/о + – +�pta 8 – – –Meridian н/о + + +Mariella 8 + – +�lanta н/о – + –Ресурс н/о – + +�rof . Wohltman н/о – + +Monza н/о + – –Vineta н/о – – +Rita н/о – – –Carla н/о + – +Olga н/о + + –Monalisa н/о – – +Molli н/о – + +Пранса н/о + – +Лира н/о – – –Triada 9 + + –Korona 9 – – +�entland Dell н/о – – –�entland Ivory н/о + – –Maris �eer н/о – – –Никулинский н/о – + –П р и м е ч а н и я: степень устойчивости приведена согласно каталогам [10; 11]: 3 балла – низкая устойчивость; 5 – средняя; 7 – относительно высокая; 8 – высокая; 9 – очень высокая; н/о – не определено .ПЦР-анализ коллекции сортов картофеля на наличие маркера UBC8221079 к гену Rm (рис . 2) показал, что частота его встречаемости была сходной с маркером G�250510 (таблица) . Однако ис-пользование только одного из трех маркеров не достаточно, так как коэффициенты корреляции между присутствием (или отсутствием) маркерной полосы и оценкой сортов по фенотипу не яв-ляются достоверными . В связи с этим селекционный материал следует тестировать лучшей па-рой маркеров G�283320 и UBC8221079 (r = 0,7 при P < 0,01) .Окончание таблицыСопоставление данных по устойчивости сортов, представленных в каталогах [10; 11], и ре-зультатов проведенного нами молекулярного тестирования показало, что устойчивость боль-шинства сортов к M-вирусу обусловлена геном Rm . Так, 25 сортов из 30 с высокой степенью устойчивости к M-вирусу (7–9 баллов) несли маркерные локусы к гену Rm (таблица) . Из 72 ис-следованных сортов у 34 генотипов был выявлен один маркерный фрагмент, а у 22 – два . Сорта Явар, Дельфин, Krasa, Meridian несли по три маркерных фрагмента к гену Rm . Заключение. Таким образом, показано, что ген сверхчувствительности Rm достаточно ши-роко представлен в отечественных и зарубежных сортах картофеля в отличие от гена крайней устойчивости Gm, который является редким и пока встречается только в селекционном материа-ле . Разработанные методы ПЦР-детекции этих генов и выделенные доноры устойчивости реко-мендуются для использования в селекционных программах . Литература1 . Proll E., Leiser R. M., Ostermann W. D., Spaar D. // �otato Res . 1981 . Vol . 24 . � . 1–10 .2 . Zavriev S. K., Kanyuka K. V., Levay K. E. // J . of General Virology . 1991 . Vol . 72 . � . 9–14 .3 . Rupasov V. V., Morozov S. Y., Kanyuka K. V., Zavriev S. K. // J . of General Virology . 1989 . Vol . 70 . � . 1861–1869 .4 . Русецкий Н. В., Козлов В. А., Чашинский А. В. // Земляробства і ахова раслін . 2007 . № 4 . С . 44–47 .5 . Перечень особо опасных вредителей, болезней растений и сорняков: Постановление Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь № 48 от 22 августа 2006 г .6 . Brunt A. A. // Virus and virus-like diseases of potatoes and production of seed potatoes . Dordrecht, 2001 . � . 101–108 .7 . Marczewski W., Strzelczyk-Zyta D., Hennig J., Witek K. // Theor . �ppl . Genet . 2006 . Vol . 112 . � . 1232–1238 .8 . Zimnoch-Guzowska E. // �otato Research . 2010 . Vol . 53 . � . 199–252 .9 . Chrzanowska M., Michalak K., Zagorska H., Szajko K. // Biuletyn Instytutu hodowli i aklimatyzacji roslin . 2011 . N 260/261 . � . 309–324 .10 . Сорта картофеля: Каталог 2005 / Л . Н . Вологдина и др . Минск, 2005 . – 118 с .11 . Сорта картофеля: Каталог 2007 / Н . Н . Гончарова и др . Минск, 2007 . – 96 с .E. A. VOLUEVICH, N. V. PAVLYUCHUKVoluevitch@yandex .ruSELECTION OF M-VIRUS RESISTANT GENOTYPES OF POTATO (SOLANUM TUBEROSUM)  BY THE PCR METHODSummaryThe methods for identifying M-virus resistance genes of potato were developed . Gene Gm of extreme �VM resistance is rare and available for the present only in breeding material . On the contrary, hypersensitivity gene Rm is quite widely repre-sented in Belarusian and foreign potato cultivars providing their resistance to this pathogen . �otato cultivars and hybrids, se-lected for the availability of markers G�250510, G�283320, UBC8221079 to gene Rm and marker SC878885 to gene Gm, are the valuable donors of resistance to this virus and are recommended for use in breeding .Рис . 2 . Результаты электрофореза продуктов амплификации ДНК сортов картофеля с маркером UBC8221079; М – мар-кер молекулярного веса (100–1000–3000 п . н .); лунка 1 – сорт картофеля Meridian; 2 – Выток; 3 – Лира; 4 – Нептун; 5 – Mariella; 6 – Журавинка; 7 – Криница; 8 – Дар; 9 – Колорит; 10 – Живица; 11 – Бриз; 12 – Sante; 13 – Зарница; 14 – Лилея; 15 – Quarta; 16 – Талисман; 17 – Heidrun; 18 – �onto; 19 – Korona (положительный контроль, несущий ген Rm) . При наличии гена Rm образуется фрагмент длиной 1079 п . н .

ОТБОР УСТОЙЧИВЫХ К М-ВИРУСУ ГЕНОТИПОВ КАРТОФЕЛЯ (SOLANUM TUBEROSUM) C ПОМОЩЬЮ ПЦР

https://doklady.belnauka.by/jour/article/download/210/213

ОТБОР УСТОЙЧИВЫХ К М-ВИРУСУ ГЕНОТИПОВ КАРТОФЕЛЯ (SOLANUM TUBEROSUM) C ПОМОЩЬЮ ПЦР

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Reports of the National Academy of Sciences of Belarus