Молекулярный скрининг аллеля устойчивости к антракнозу Rca2 у сортов и селекционных форм земляники

Антракноз (Colletotrichum acutatum) – опасное заболевание земляники. На территории Евразийского экономического союза C. acutatum является карантинным патогеном. Поэтому важной задачей является идентификация и создание новых форм земляники с генетически детерминированной устойчивостью. Применение диагностических ДНК-маркеров аллелей резистентности целевых генов повысит надежность идентификации и эффек- тивность селекционного процесса. Целью исследования являлся молекулярный скрининг аллеля резистентности к антракнозу Rca2 у сортов и отборных сеянцев земляники для выявления форм с генетически детерминированной устойчивостью к C. acutatum. Объектами исследования являлись 1-й сорт земклуники (F. × anashata Kantor.) и 53 генотипа земляники садовой (F. × ananassa Duch.): 38 сортов и 16 отборных форм. Молекулярный скрининг аллеля резистентности Rca2 проводили с использованием ДНК-маркера STS-Rca2_240. Для контроля протекания ПЦР маркер STS-Rca2_240 мультиплексировали с маркером EMFv020. В результате проведенного анализа маркерный фрагмент гена Rca2 идентифицирован у 14 (25,9 %) из 54 проанализированных образцов. Среди сортов он присутствует у 8 форм (21,1 %), а среди отборных форм – у 6 (37,5 %). У остальных проанализированных образцов ген Rca2 представлен аллелем rca2 в гомозиготном состоянии. Из сортов российской селекции ген Rca2 присутствует у земклуники Дар (гетерозиготное сочетание аллелей). Среди форм зарубежной селекции ген Rca2 выявлен у сортов Aprica, Florence, Laetitia, Malwina, Monterey, Portola и Selva (гомозиготное (аллель Rca2) или гетерозиготное сочетание аллелей). Среди проанализированных отборных форм земляники ген Rca2 в гетерозиготной форме идентифицирован у гибридов 2/1-24 (Quicky × Olympia), 3/9-28 (Florence × Faith), 4/7-10, 4/7-19 (Asia × Aprica), 5/2-26, 5/2-32 (San Andreas × Monterey). Указанные генотипы являются генетическими источниками устойчивости к антракнозной черной гнили и могут использоваться в программах маркер-опосредованной селекции. 

1. Folta, K. M. Strawberry genes and genomics / K. M. Folta, T. M. Davis // Critical Reviews in Plant Sciences. - 2006. - Vol. 25, № 5. - P. 399-415. https://doi.org/10.1080/07352680600824831

2. Лукъянчук, И. В. Комплексная устойчивость земляники к белой и бурой пятнистостям / И. В. Лукъянчук // Плодоводство и ягодоводство России. - 2013. - Т. 36, № 1. - С. 366-369.

3. Холод, Н. А. Болезни земляники на Юге России / Н. А. Холод // Защита и карантин растений. - 2013. - № 10. - С. 28-30.

4. Ahmed, M. F. A. Effect of biological control of root rot diseases of strawberry using Trichoderma spp. / M. F. A. Ahmed, I. A. I. El-Fiki // Middle East Journal of Applied Sciences. - 2017. - Vol. 7, № 3. - P. 482-492.

5. Grey mould of strawberry, a devastating disease caused by the ubiquitous necrotrophic fungal pathogen Botrytis cinerea / S. Petrasch, S. J. Knapp, J. A. L. van Kan, B. Blanco-Ulate // Molecular Plant Pathology. - 2019. - Vol. 20, № 6. - P. 877-892. https://doi.org/10.1111/mpp.12794

6. Smith, B. J. Epidemiology and pathology of strawberry anthracnose: a North American perspective / B. J. Smith // HortScience. - 2008. - Vol. 43, № 1. - P. 69-73.

7. The Colletotrichum acutatum species complex / U. Damm, P. F. Cannon, J. H. C. Woudenberg, P. W. Crous // Studies in Mycology. - 2012. - Vol. 73, № 1. - P. 37-113. https://doi.org/10.3114/sim0010

8. Karimi, K. Weeds as potential inoculum reservoir for Colletotrichum nymphaeae causing strawberry anthracnose in Iran and Rep-PCR fingerprinting as useful marker to differentiate C. acutatum complex on strawberry / K. Karimi, M. Arzanlou, I. Pertot // Frontiers in Microbiology. - 2019. - Vol. 10. - Art. 129. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00129

9. Кузнецова, А. А. Антракноз земляники, классические и современные методы диагностики / А. А. Кузнецова, И. П. Дудченко, М. Б. Копина // Современные подходы и методы в защите растений: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, Екатеринбург, 12-14 нояб. 2018 г. / Урал. федер. ун-т; редкол.: Т. В. Глухарева, Ю. И. Нейн. - Екатеринбург, 2018. - С. 78-81.

10. Chung, P.-C. Diversity and pathogenicity of Colletotrichum species causing strawberry anthracnose in Taiwan and description of a new species, Colletotrichum miaoliense sp. nov. / P.-C. Chung, H.-Y. Wu, Y.-W. Wang [et al.] // Scientific Reports. - 2020. - Vol. 10, № 1. - Art. 14664. https://doi.org/10.1038/s41598-020-70878-2

11. FaRCa1 confers moderate resistance to the root necrosis form of strawberry anthracnose caused by Colletotrichum acutatum / N. Salinas, Z. Fan, N. Peres [et al.] // HortScience. - 2020. - Vol. 55, № 5. - P. 693-698. https://doi.org/10.21273/HORTSCI14807-20

12. Оценка устойчивости сортов земляники садовой к антракнозной черной гнили в южном регионе / Н. А. Хо- лод, Ю. П. Кащиц, Е. А. Добренков, Л. Г. Семенова // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2018. - № 51 (3). - С. 137-145. https://doi.org/10.30679/2219-5335-2018-3-51-137-145

13. A novel strain of endophytic Streptomyces for the biocontrol of strawberry anthracnose caused by Glomerella cingulate / M. Marian, T. Ohno, H. Suzuki [et al.] // Microbiological Research. - 2020. - Vol. 234. - Art. 126428. https://doi.org/10.1016/j.micres.2020.126428

14. Validation of a Florida strawberry anthracnose fruit rot (AFR) warning system in Iowa / X. Zhang, J. C. Batzer, X. Li [et al.] // Plant Disease. - 2019. - Vol. 103, № 1. - P. 28-33. https://doi.org/10.1094/PDIS-11-17-1762-RE

15. Fitness, competitive ability, and mutation stability of isolates of Colletotrichum acutatum from strawberry resistant to QoI fungicides / B. B. Forcelini, C. S. Rebello, N.-Y. Wang, N. A. Peres // Phytopathology. - 2018. - Vol. 108, № 4. - P. 462-468. https://doi.org/10.1094/PHYTO-09-17-0296-R

16. Biocontrol potential of Bacillus amyloliquefaciens Bc2 and Trichoderma harzianum TR against strawberry anthracnose under laboratory and field conditions / R. Es-Soufi, H. Tahiri, L. Azaroual [et al.] // Agricultural Sciences. - 2020. - Vol. 11, № 3. - P. 260-277. https://doi.org/10.4236/as.2020.113017

17. Preharvest and postharvest application of garlic and rosemary essential oils for controlling anthracnose and quality assessment of strawberry fruit during cold storage / S. Hosseini, J. Amini, M. K. Saba [et al.] // Frontiers in Microbiology. - 2020. - Vol. 11. - Art. 1855. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01855

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

19. The use of molecular markers for durable resistance breeding in the cultivated strawberry (Fragaria × ananassa) / E. Lerceteau-Köhler, P. Roudeillac, M. Markocic [et al.] // Acta Horticulturae - 2002. - № 567. - P. 615-618. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2002.567.132

20. Lerceteau-Köhler, E. Identification of SCAR markers linked to Rca2 anthracnose resistance gene and their assessment in strawberry germplasm / E. Lerceteau-Köhler, G. Guérin, B. Denoyes-Rothan // Theoretical and Applied Genetics. - 2005. - Vol. 111, № 5. - P. 862-870. https://doi.org/10.1007/s00122-005-0008-1

21. Assessing some strawberry genotypes used in breeding programme for increasing resistance to diseases / M. Sturzeanu, M. Calinescu, L. Fralova [et al.] // Fruit Growing Research. - 2017. - Vol. 33. - P. 29-34.

22. Use of RAPD and SCAR markers for identification of strawberry genotypes with red stele resistance genes Rpf1 and fruit rot resistance genes Rca2 in the hybrid progenies / M. Sturzeanu, M. Ciuca, D. Cristina A. G. Turcu // Acta Horticulturae. - 2021. - № 1309. - P. 93-100. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1309.15

23. DNA-screening of strawberry cultivars and hybrids (Fragaria ananassa Duch.) for resistance to fungal diseases / M. Keldibekova, E. Bezlepkina, M. Zubkova, M. Dolzhikova // Pakistan Journal of Botany. - 2024. - Vol. 56, № 2. - P. 751- 757. https://doi.org/10.30848/PJB2024-2(29)

24. Лыжин, А. С. Наследование устойчивости к антракнозу, детерминируемой доминантным геном Rca2, в гибридном потомстве земляники садовой / А. С. Лыжин, И. В. Лукъянчук // Таврический вестник аграрной науки. - 2023. - № 3 (35). - С. 137-144. https://doi.org/10.5281/zenodo.10141405

25. Лукъянчук, И. В. Анализ генетической коллекции земляники (Fragaria L.) по генам Rca2 и Rpf1 с использованием молекулярных маркеров / И. В. Лукъянчук, А. С. Лыжин, И. И. Козлова // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2018. - Т. 22, № 7. - С. 795-799. https://doi.org/10.18699/VJ18.423

26. Development of microsatellite markers in Fragaria, their use in genetic diversity analysis, and their potential for genetic linkage mapping / A. M. Hadonou, D. J. Sargent, F. Wilson [et al.] // Genome. - 2004. - Vol. 47, № 3. - P. 429-438. https://doi.org/10.1139/g03-142

27. Лыжин, А. С. Полиморфизм сортов земляники (Fragaria × ananassa) по гену устойчивости к антракнозу Rca2 / А. С. Лыжин, И. В. Лукъянчук, Е. В. Жбанова // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2019. - Т. 180, № 1. - С. 73-77. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-1-73-77

28. Лыжин, А. С. Анализ сортов земляники садовой по устойчивости к антракнозу с использованием диагностических ДНК-маркеров / А. С. Лыжин, И. В. Лукъянчук // Аграрная Россия. - 2022. - № 9. - С. 16-20. https://doi.org/10.30906/1999-5636-2022-9-16-20

29. Molecular characterization of allelic status of the Rpf1 and Rca2 genes in six cultivars of strawberries / M. Sturzeanu, M. Coman, M. Ciuca [et al.] // Acta Horticulturae. - 2016. - № 1139. - P. 107-112. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2016.1139.19

30. Comparison of anthracnose resistance with the presence of two SCAR markers associated with the Rca2 gene in strawberry / M. A. Miller-Butler, B. J. Smith, B. R. Kreiser, E. K. Blythe // HortScience. - 2019. - Vol. 54, № 5. - P. 793-798. https://doi.org/10.21273/HORTSCI13805-18

31. Njuguna, W. Development and use of molecular tools in Fragaria: Ph. D. Thesis / Njuguna Wambui; Oregon State Univ. - Corvallis, 2010. - 370 p.

32. Inheritance of resistance to Colletotrichum acutatum in Fragaria × ananassa / B. Denoyes-Rothan, G. Guérin, E. Ler- ceteau-Köhler, G. Risser // Phytopathology. - 2005. - Vol. 95, № 4. - P. 405-412. https://doi.org/10.1094/PHYTO-95-0405

33. Wagner, A. Susceptibility of strawberry cultivars to Colletotrichum acutatum J. H. Simmonds / A. Wagner, B. Hetman // Acta Scientiarum Polonorum-Hortorum Cultus. - 2016. - Vol. 15, № 6. - P. 209-219. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя аграрных навук. 2025. Т. 63, № 1. С. 35-44