Полиморфизм дикорастущих видов р. Malus Mill. по генам устойчивости к мучнистой росе

Мучнистая роса (Podosphaera leucotricha (Ell. E tEv.) Salm.) – одно из наиболее распространенных заболеваний яблони в мире. Важным этапом успешной селекционной работы по созданию устойчивых к мучнистой росе сортов яблони является идентификация исходных форм, несущих гены устойчивости. Применение диагностических ДНК маркеров целевых генов повысит надежность идентификации и эффективность селекционного процесса по созданию устойчивых генотипов яблони. Цель настоящего исследования – молекулярно-генетическое тестирование дикорастущих видов р. Malus Mill. по генам Pl-1, Pl-w и Pl-d устойчивости к мучнистой росе для выявления полиморфизма изучаемых локусов и идентификации перспективных для селекции форм. Объектами исследования являлись дикорастущие виды р. Malus Mill. различного эколого-географического происхождения. Для идентификации гена Pl-1 использовали маркер AT20-SCAR, гена Pl-w – маркер EM M02, гена Pl-d – маркер EM DM01. Маркер AT20-SCAR (ген Pl-1) идентифицирован у 37,3 % генотипов. Маркер EM M02 (ген Pl-w) выявлен у 16,4 % изучаемых форм. Маркер EM DM01 (ген Pl-d) присутствует у 10,4 % проанализированных форм. У 52,2 % анализируемых дикорастущих форм яблони в геноме присутствует хотя бы один из изучаемых молекулярных маркеров. Ген Pl-1 наиболее распространен у ягодных яблонь (серия Baccatae), ген Pl-w – у ягодных яблонь (серия Baccatae) и яблонь Зибольда (серия Sieboldinae), ген Pl-d – у восточных яблонь (серия Orientalis). Дикорастущие формы M. baccata 2319, M. mandshurica 41947, M. sachalinensis 85, M. sachalinensis 97, M. purpurea v. pendula 2396 характеризуются сочетанием генов Pl-1 и Pl-w; M. turkmenorum 13283, M. turkmenorum 29421 – генов Pl-1 и Pl-d; M. denticulata 29416 – генов Pl-w и Pl-d, что позволяет рекомендовать их в качестве перспективных комплексных источников высокой устойчивости к мучнистой росе для селекции.

1. A partial diallel study of powdery mildew resistance in six apple cultivars under three growing conditions with different disease pressures / V.G. M. Bus [et al.] // Euphytica. - 2006. - Vol. 148, N3. - P. 235-242. https://doi.org/10.1007/s10681-005-9014-2

2. The knock-down of the expression of MdMLO19 reduces susceptibility to powdery mildew (Podosphaera leucotricha) in apple (Malus domestica) / S. Pessina [et al.] // Plant Biotechnology J. - 2016. - Vol. 14, N10. - P. 2033-2044. https://doi.org/10.1111/pbi.12562

3. Radwan, M. Effect of integrated control program of powdery mildew disease on growth and productivity of apple / M. Radwan, D. Darwesh // J. of Plant Protection a. Pathology. - 2018. - Vol. 9, N12. - P. 787-794. https://doi.org/10.21608/jppp.2018.44066

4. Susuri, L.R. Podosphaera leucotricha and reaction of some apple cultivars / L.R. Susuri, H.S. Susuri, I.Z. Muja // Agron. Glasnik. - 2000. - Vol. 63, №1/2. - P. 29-39.

5. Урбанович, О.Ю. Распространение генов устойчивости к мучнистой росе в коллекции сортов и видов яблони, выращиваемых в Беларуси / О.Ю. Урбанович, З.А. Козловская, Н.А. Картель // Молекулярная и прикладная генетика : сб. науч. тр. / Ин-т генетики и цитологии Нац. акад. наук Беларуси. - Минск, 2010. - Т. 11. - С. 20-25.

6. Создание иммунных к парше генотипов яблони с комплексом ценных агробиологических признаков / Е.В. Ульяновская [и др.] // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2011. - №10 (4). - С. 14-30.

7. A European project: D.A. R.E - durable apple resistance in Europe (FAIR5 CT97-3898) durable resistance of apple to scab and powdery-mildew: one step more towards an environmental friendly orchard / Y. Lespinasse [et al.] // Acta Horticulturae. - 2000. - N538. - P. 197-200. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2000.538.32

8. Якуба, Г.В. Технология защиты яблони от болезней с применением отечественных фунгицидов / Г.В. Якуба // Садоводство и виноградарство. - 2016. - №4. - С. 33-39. https://doi.org/10.18454/VSTISP.2016.4.2841

9. Bioefficacy studies of new fungicide molecules (Proquinazid 20 EC) against powdery mildew of apple / T.R. Rather [et al.] // J. of Pharmacognosy a. Phytochemistry. - 2019. - Vol. 8, N1. - P. 1963-1965.

10. Эффективность отбора сеянцев яблони в школке на устойчивость к парше и мучнистой росе / И.И. Супрун [и др.] // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2016. - №38 (2). - С. 117-129.

11. Comparative efficacy of bio control agent bacillus subtilis and fungicides against powdery mildew of apple / M. Nasir [et al.] // J. of Agr. Research. - 2017. - Vol. 55, N1. - P. 75-84.

12. Palmer, C. «Greening» agriculture in the developing world / C. Palmer // Rural 21. - 2008. - Vol. 42, N3. - P. 30-32.

13. Жученко, А.А. Биологизация и экологизация интенсификационных процессов в сельском хозяйстве / А.А. Жученко // Вестн. ОрелГАУ. - 2009. - №3 (18). - С. 8-12.

14. Gorgitano, M.T. Life cycle economic and environmental assessment for a greening agriculture / M.T. Gorgitano, M. Pirilli // Quality - Access to Success. - 2016. - Vol. 17, suppl. 1. - P. 181-185.

15. Breeding of new apple cultivars in Belarus / Z. Kazlouskaya [et al.] // Proc. of the Latv. Acad. of Sciences. Sect. B, Natural, Exact, a. Appl. Sciences. - 2013. - Vol. 67, N2. - P. 94-100. https://doi.org/10.2478/prolas-2013-0015

16. Savel’ev, N.I. Genetic diversity of genus Malus Mill. for scab resistance genes. / N.I. Savel’ev, A.S. Lyzhin, N.N. Savel’eva // Russ. Agr. Sciences. - 2016. - Vol. 42, N5. - P. 310-313. https://doi.org/10.3103/S1068367416050189

17. Investigation of wild species potential to increase genetic diversity useful for apple breeding / C. Dan [et al.] // Genetika. - 2015. - Vol. 47, N3. - P. 993-1011. https://doi.org/10.2298/gensr1503993d

18. Савельев, Н.И. Отбор перспективных генотипов яблони на колонновидность и устойчивость к парше с помощью диагностических ДНК-маркеров / Н.И. Савельев, А.С. Лыжин, Н.Н. Савельева // Вавил. журн. генетики и селекции. - 2016. - Т. 20, №3. - С. 329-332. https://doi.org/10.18699/VJ16.122

19. Лыжин, А.С. Создание генетических паспортов подвойных форм яблони на основе анализа полиморфизма микросателлитных последовательностей ДНК / А.С. Лыжин // Достижения науки и техники АПК. - 2019. - Т. 33, №2. - С. 11-13. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10203

20. Mapping of the apple powdery mildew resistance gene Pl1 and its genetic association with an NBS-LRR candidate resistance gene / F. Dunemann [et al.] // Plant Breeding. - 2007. - Vol. 126, N5. - P. 476-481. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2007.01415.x

21. Evans, K. Identification of SCAR markers linked to Pl-w mildew resistance in apple / K. Evans, C. James // Theoretical a. Appl. Genetics. - 2003. - Vol. 106, N7. - P. 1178-1183. https://doi.org/10.1007/s00122-002-1147-2

22. James, C.M. Identification of molecular markers linked to the mildew resistance gene Pl-d in apple / C.M. James, J.B. Clarke, K.M. Evans // Theoretical a. Appl. Genetics. - 2004. - Vol. 110, N1. - P. 175-181. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1836-0

23. Identification of PCR-based markers linked to the powdery-mildew-resistance gene Pl1 from Malus robusta in cultivated apple / T. Markussen [et al.] // Plant Breeding. - 1995. - Vol. 114, N6. - P. 530-534. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.1995.tb00850.x

24. Patzak, J. Identification of apple scab and powdery mildew resistance genes in Czech Apple (Malus × domestica) genetic resources by PCR molecular markers / J. Patzak, F. Paprštein, A. Henychová // Czech J. of Genetics a. Plant Breeding. - 2011. - Vol. 47, N4. - P. 156-165.