Физиолого-генетические компоненты устойчивости к сосудистому бактериозу у линий удвоенных гаплоидов Brassica rapa L

Автор: Артемьева А.М., Игнатов А.Н., Волкова А.И., Кочерина Н.В., Коноплева М.Н., Чесноков Ю.В.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Генетические и физиологические основы селекции

Статья в выпуске: 1 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

В отдельные годы сосудистый бактериоз поражает до 80 % посевов капусты, репы, рапса, горчицы, в том числе в России. Предотвратить распространение сосудистого бактериоза трудно, а бороться с патогеном, проникшим в восприимчивое растение, практически невозможно. У Brassica rapa L. болезнь наиболее опасна для корнеплодных реп и листовых культур. Сведения о расположении локусов, определяющих расоспецифическую устойчивость растений B. rapa к сосудистому бактериозу, пока крайне ограничены. Нами впервые проведена оценка устойчивости линий удвоенных гаплоидов двух картирующих популяций B. rapa - DH38 (♀Р175 x ♂P143) и DH30 (♀P115 x ♂Р143) к штаммам четырех рас Xanthomonas campestris pv. campestris (Pam.) Dow. (PHW231, раса 1; HRI5212, раса 3; HRI1279а, раса 4; В-32, раса 6), вызывающих сосудистый бактериоз у растений семейства Brassicaceae, на основании чего идентифицированы и локализованы на хромосомах группы сцепления и QTL (quantitative trait loci), вовлеченные в формирование физиологической устойчивости B. rapa к четырем расам X. campestris pv. campestris, для трех из которых картирования QTL ранее не проводились. В результате исследований выявлены линии, показывающие устойчивость или реакцию сверхчувствительности к четырем различным расам возбудителя сосудистого бактериоза. Отмечено преимущественно моногенное несцепленное наследование признака устойчивости ко всем четырем расам X. campestris pv. campestris. Существенная корреляция была обнаружена между реакцией на индивидуальные штаммы и суммарной пораженностью растений. Проведенный QTL-анализ позволил найти для популяции DH30 13 QTL, контролирующих признаки устойчивости к четырем расам возбудителя сосудистого бактериоза, для популяции DH38 - 19 QTL. При этом в течение 2 лет наблюдений все выявленные локусы стабильно сохраняли свою позицию. Наиболее важные генетические локусы, отвечающие за проявление признака физиологической устойчивости к различным расам этого патогена у DH30 B. rapa, располагались в группах сцепления A01, А03 и А07, а наиболее существенные локусы устойчивости к сосудистому бактериозу у линий DH38 - в А03, А06 и А08. С помощью молекулярно-генетических маркеров, выявленных в группах сцепления, провели SSR-анализ контрастных по устойчивости к отдельным расам сосудистого бактериоза линий картирующих популяций, в результате которого были обнаружены микросателлитные маркеры локусов устойчивости к нескольким расам возбудителя сосудистого бактериоза. Выявлены эффективные молекулярно-генетические дескрипторы вида по устойчивости к сосудистому бактериозу (к каждой расе отдельно и к патогену в целом). Полученные данные представляют интерес для понимания основ физиолого-генетического взаимодействия «ген-на-ген» и механизмов устойчивости B. rapa к различным расам X. campestris pv. campestris, вызывающим сосудистый бактериоз.

Еще

Устойчивость к сосудистому бактериозу, картирование qtl, ssr маркеры, молекулярно-генети-ческий скрининг

Короткий адрес: https://sciup.org/142214115

IDR: 142214115   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2018.1.157rus

Список литературы Физиолого-генетические компоненты устойчивости к сосудистому бактериозу у линий удвоенных гаплоидов Brassica rapa L

  • Williams P.H. Black rot: a continuing threat to world crucifers. Plant Dis., 1980, 64: 736-742 ( ) DOI: 10.1094/PD-64-736
  • Vicente J.G., Holub E.B. Xanthomonas campestris pv. campestris (cause of black rot of crucifers) in the genomic era is still a worldwide threat to brassica crops. Mol. Plant Pathol., 2013, 14: 2-18 ( ) DOI: 10.1111/j.1364-3703.2012.00833.x
  • Taylor J.D., Conway J., Roberts S.J., Astley D., Vicente J.G. Sources and origin of resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica genomes. Phytopathology, 2002, 92: 105-111 ( ) DOI: 10.1094/PHYTO.2002.92.1.105
  • Singh D., Dhar S., Yadava D.K. Genetic and pathogenic variability of Indian strains of Xanthomonas campestris pv. campestris causing black rot disease in crucifers. Curr. Microbiol., 2011, 63(6): 551-60 ( ) DOI: 10.1007/s00284-011-0024-0
  • Vicente J.G. A podridao negra das cruciferas/G. Lopes (ed.): COTHN Centro Operativo e Tecnologico Hortofruticola, Alcobaca, 2004.
  • Ignatov A., Kuginuki Y., Hida K. Distribution and inheritance of race-specific resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica rapa and B. napus. Journal of Russian Phytopathological Society, 2000, 1: 83-87.
  • Игнатов А.Н., Артемьева А.М., Чесноков Ю.В., Политыко В.А., Матвеева Е.В., Ораевский А.А., Шаад Н.В. Устойчивость к возбудителю сосудистого бактериоза и листовой пятнистости у Brassica rapa L. и B. napus L. Сельскохозяйственная биология, 2011, 1: 85-91.
  • Camargo L.E.A., Williams P.H., Osborn T.C. Mapping of quantitative trait loci controlling resistance of Brassica oleracea to Xanthomonas campestris pv. campestris in the field and greenhouse. Phytopathology, 1995, 85(10): 1296-1300 ( ) DOI: 10.1094/Phyto-85-1296
  • Ignatov A.N., Kuginuki Y., Suprunova T.P., Pozmogova G.E., Seitova A.M., Dorokhov D.B., Hirai M. RAPD markers linked to locus controlling resistance for race 4 of the black rot causative agent, Xanthmonas campestris pv. campestris (Pamm.) Dow. in Brassica rapa L. Russian Journal of Genetics, 2000, 36: 281-283.
  • Vicente J.G., Taylor J.D., Sharpe A.G., Parkin I.A.P., Lydiate D.J., King G.J. Inheritance of race-specific resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica genomes. Phytopathology, 2002, 92(10): 1134-1141 ( ) DOI: 10.1094/PHYTO.2002.92.10.1134
  • Soengas P., Hand P., Vicente J.G., Pole J.M., Pink D.A.C. Identification of quantitative trait loci for resistance to Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica rapa. Theor. Appl. Genet., 2007, 114(4): 637-645 ( ) DOI: 10.1007/s00122-006-0464-2
  • Tanksley S.D. Mapping polygenes. Annu. Rev. Genet., 1993, 27: 205-233 ( ) DOI: 10.1146/annurev.ge.27.120193.001225
  • Artem’eva A.M., Rudneva E.N., Zhao J., Bonnema G., Budahn H., Chesnokov Yu.V. Accosiations search of molecular markers with determinant of blossom-time in natural and artificial population of Brassica rapa L. Agricultural Biology, 2012, 1: 21-32 ( ) DOI: 10.15389/agrobiology.2012.1.21eng
  • Artemyeva A.M., Rudneva E.N., Volkova A.I., Kocherina N.V., Chesnokov Y.V. Detection of chromosome loci determined morphological and black rot resistance traits in Brassica rapa L. Acta Horticulturae, 2013, 1005: 105-109 ( ) DOI: 10.17660/ActaHortic.2013.1005.8
  • Artemyeva A.M., Solovjova A.E., Kocherina N.V., Berensen F.A., Rudneva E.N., Chesnokov Yu.V. Mapping of chromosome loci determined manifestation of morphological and biochemical traits of quality in Brassica rapa L. crops. Russian Journal of Plant Physiology, 2016, 63: 259-272 ( ) DOI: 10.1134/S1021443716020047
  • Ignatov A., Kuginuki Y., Hida K. Pathotypes of Xanthomonas campestris pv. campestris in Japan. Acta Phytopathologica et Entomologica Hungarica, 1999, 34: 177-181 ( ) DOI: 10.1139/cjb-77-3-442
  • Anscombe F.J. The validity of comparative experiments. J. R. Stat. Soc. Ser. A-G, 1948, 111: 181-211 ( ) DOI: 10.2307/2984159
  • Yule G.U. Notes of Karl Pearson's lectures on the theory of statistics, 1884-96. Biometrika, 1938, 30(1-2): 198-203 ( ) DOI: 10.1093/biomet/30.1-2.198
  • Van Ooijen J.W. MapQTL®6.0, software for the mapping of quantitative trait loci in experimental populations of diploid species. Kyazma B.V., Wageningen, Netherlands, 2009.
  • Kosambi D.D. The estimation of map distance from recombination values. Annals of Eugenics, 1944, 12: 172-175 ( ) DOI: 10.1111/j.1469-1809.1943.tb02321.x
  • Дорохов Д.Б., Клоке Э. Быстрая и экономичная технология RAPD анализа растительных геномов. Генетика, 1997, 33: 358-365.
  • Rubel M.H., Robin A.H.K., Natarajan S., Vicente J.G., Kim H.T., Park J.I., Nou I.S. Whole-genome re-alignment facilitates development of specific molecular markers for races 1 and 4 of Xanthomonas campestris pv. campestris, the cause of black rot disease in Brassica oleracea. Int. J. Mol. Sci., 2017, 18(12): 2523 ( ) DOI: 10.3390/ijms18122523
  • Ignatov A., Kuginuki Y., Hida K. Race-specific reaction of resistance to black rot in Brassica oleracea. Eur. J. Plant Pathol., 1998, 104(8): 821-827 ( ) DOI: 10.1023/A:100864282
  • Guo H., Dickson M.H., Hunter J.E. Brassica napus sources of resistance to black rot in crucifers and inheritance of resistance. Hortscience, 1991, 26(12): 1545-1547.
  • Westman A.L., Kresovich S., Dickson M.H. Regional variation in Brassica nigra and other weedy crucifers for disease reaction to Alternaria brassicicola and Xanthomonas campestris pv. campestris. Euphytica, 1999, 106(3): 253-259 ( ) DOI: 10.1023/A:1003544025146
  • Singh D., Rathaur P.S., Vicente J.G. Characterization, genetic diversity and distribution of Xanthomonas campestris pv. campestris races causing black rot disease in cruciferous crops of India. Plant Pathol., 2016, 65(9): 1411-1418 ( ) DOI: 10.1111/ppa.12508
  • Visente J.G., Conway J., Roberts S.J., Taylor J.D. Identification and origin of Xanthomonas campestris pv. campestris races and related pathovars. Phytopathology, 2001, 91(5): 492-499 ( ) DOI: 10.1094/PHYTO.2001.91.5.492
  • Lee J., Izzah N.K., Jayakodi M., Perumal S., Joh H.J., Lee H.J., Lee S.-C., Park J.Y., Yang K.-W., Nou I.-S., Seo J., Yoo J., Suh Y., Ahn K., Lee J.H., Choi G.J., Yu Y., Kim H., Yang T.-J. Genome-wide SNP identification and QTL mapping for black rot resistance in cabbage. BMC Plant Biology, 2015, 15: 32 ( ) DOI: 10.1186/s12870-015-0424-6
Еще
Статья научная