Разработка ДНК-маркеров признака устойчивости подсолнечника к расе G заразихи (Orobanche cumana Wallr.)
Автор: Савиченко Д.Л., Гучетль С.З., Логинова Е.Д.
Рубрика: Селекция, семеноводство и биотехнология сельскохозяйственных растений
Статья в выпуске: 1 (193), 2023 года.
Бесплатный доступ
Заразиха кумская ( Orobanche cumana Wallr.) - облигатный паразит, способный вызвать значительное снижение урожая подсолнечника. Наиболее распространенной и вирулентной расой заразихи в Российской Федерации является раса G. Экологичным и экономически выгодным способом борьбы с ней является выращивание генетически устойчивых сортов и гибридов подсолнечника. Применение ДНК-маркеров при отборе устойчивых растений значительно повышает эффективность селекционного процесса. Для маркирования устойчивости подсолнечника к расе G заразихи с помощью биоинформатических подходов были разработаны новые ДНК-маркеры - четыре SCAR (sequence characterized amplified region) и 10 SSR (simple sequence repeat). Маркеры были проверены на 20 линиях и гибридах подсолнечника. По результатам проверки были поэтапно исключены из исследования все SSR- и два SCAR-маркера. SCAR-маркер RORS1 характеризовался наличием амплифицированного фрагмента ДНК длиной ≈ 168 п.н. и показал ассоциацию с признаком устойчивости, а SORS1 с длиной фрагмента ≈ 322 п.н. - связь с восприимчивым фенотипом. Из них была составлена маркерная система для мультиплексной ПЦР, которая позволила различать устойчивые и восприимчивые линии и гибриды, кроме линии ВК678 и гибридов F1, полученных с использованием ее в качестве родительской. Для устранения недостатков маркерной системы были сконструированы семь SCAR-маркеров, аналогичных SORS1. По результатам оценки был отобран маркер SORS9, характеризующийся наличием амплифицированного фрагмента ДНК длиной ≈ 217 п.н. у восприимчивых генотипов. Новая система маркеров RORS1/SORS9 для мультиплексной ПЦР была валидирована на 70 линиях и гибридах подсолнечника. Восприимчивые линии и гибриды характеризовались амплификацией только маркера SORS9, устойчивые линии - только маркера RORS1, а устойчивые гибриды - обоих маркеров. Разработанная маркерная система позволила отличить все восприимчивые линии и гибриды от устойчивых генотипов подсолнечника.
Подсолнечник, заразиха кумская, днк-маркер, маркер-вспомогательная селекция, устойчивость
Короткий адрес: https://sciup.org/142237981
IDR: 142237981 | DOI: 10.25230/2412-608X-2023-1-193-3-13
Список литературы Разработка ДНК-маркеров признака устойчивости подсолнечника к расе G заразихи (Orobanche cumana Wallr.)
- Staughton J. The amazing benefits of sunflower oil // Oilseeds Focus. - 2019. - V. 5. - I. 2. -P. 40-41.
- Cvejic S., Radanovic A., Dedic B., Jockovic M., Jocic S., Miladinovic D. Genetic and genomic tools in sunflower breeding for broomrape resistance // Genes. - 2020. - Vol. 11. - No. 2. -P. 152.
- Антонова Т.С., Арасланова Н.М., Сауко-ва С.Л., Ивебор М.В. К вопросу о засоренности полей в регионах РФ семенами заразихи (Orobanche cumana Wallr.) - облигатного паразита подсолнечника // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2022. - № 4. -С. 29-32. DOI: 10.31857/2500-2082/2022/4/29-32.
- Лукомец В.М., Трунова М.В., Демурин Я.Н. Современные тренды селекционно-генетического улучшения сортов и гибридов подсолнечника во ВНИИМК // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2021. - Т. 25. -№ 4. - С. 388-393.
- Антонова Т.С., Стрельников Е.А., Арасланова Н.М., Гучетль С.З., Челюстнико-ва Т.А. Отбор на устойчивость к расе G заразихи из расщепляющихся популяций подсолнечника в искусственных условиях выращивания // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2017. - Вып. 3 (171). - C.18-22.
- Davar R., Darvishzadeh R., Ahmad M. [et al.]. QTL mapping of partial resistance to basal stem rot in sunflower using recombinant inbred lines // Phytopathol. Mediterr. - 2010. - V. 49. -I. 3. - P. 330-341.
- Dimitrijevic A., Horn R. Sunflower hybrid breeding: from markers to genomic selection // Front Plant Sci. - 2018. - V. 8. - P. 2238. DOI: 10.3389/fpls.2017.02238.
- Dimitrijevic A., Imerovski I., Miladinovic D. [et al.]. Oleic acid variation and marker-assisted detection of Pervenets mutation in high-and low-oleic sunflower cross // Crop Breed. Appl. Bio-technol. - 2017. - V. 17. - I. 3. - P. 235-241. DOI: 10.1590/1984-70332017v17n3a36.
- Rauf S., Warburton M., Naeem A., Kainat W. Validated markers for sunflower (Helianthus an-nuus L.) breeding // OCL. - 2020. - V. 27. -P. 47.
- Tang S., Heesacker A., Kishore V.K., Fernandez A., Sadik E.S., Cole G., Knapp S.J. Genetic mapping of the Or¡ gene for resistance to Orobanche race E in sunflower // Crop Science. - 2003. - Vol. 43. - No. 3. - P. 1021-1028.
- Imerovski I., Dimitrijevic A., Miladinovic D., Dedic B., Jocic S., Tubic N.K., Cvejic S. Mapping of a new gene for resistance to broom-rape races higher than F // Euphytica. - 2016. -Vol. 209. - P. 281-289.
- Imerovski I. Dedic B., Cvejic S., Miladinovic D., Jocic S., Owens G.L., Rieseberg L.H. BSA-seq mapping reveals major QTL for broomrape resistance in four sunflower lines // Molecular Breeding. - 2019. - Vol. 39. - P. 1-15.
- Duriez P., Vautrin S., Auriac M.C., Ba-zerque J., Boniface M.C., Callot C. [et al.]. A receptor-like kinase enhances sunflower resistance to Orobanche cumana // Nature Plants. -2019. - Vol. 5. - No. 12. - P. 1211-1215.
- Martín-Sanz A. Pérez-Vich B., Rueda S., Fernández-Martínez J.M., Velasco L. Characterization of post-haustorial resistance to sunflower broomrape // Crop Science. - 2020. - Vol. 60. -No. 3. - P. 1188-1198. DOI: 10.1002/ csc2.20002.
- Fernández-Aparicio M., Del Moral L., Muños S., Velasco L., Pérez-Vich B. Genetic and physiological characterization of sunflower resistance provided by the wild-derived OrDeb2 gene against highly virulent races of Orobanche cumana Wallr. // Theoretical and Applied Genetics. - 2022. - Vol. 135. - No. 2. - P. 501-525.
- Гучетль С.З., Савиченко Д.Л. Анализ сцепления гена устойчивости к расе G заразихи с микросателлитными локусами у линии-донора подсолнечника селекции ВНИИМК RGP1 // Масличные культуры. - 2021. - Вып. 2 (186). - С. 3-9.
- База данных открытого доступа GenBank: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov.
- WangX., Wang L. GMATA: an integrated software package for genome-scale SSR mining, marker development and viewing // Frontiers in Plant Science. - 2016. - Vol. 7. - P. 1350. DOI: 10.3389/ fpls.2016.01350.
- Онлайн-ресурс Primer-BLAST: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https ://www.ncbi.nlm.nih. gov/tools/primer-blast.
- Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I. [et al.]. Primer-BLAST: A tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction // BMC Bio-informatics. - 2012. -Vol. 13. - No. 134. DOI: 10.1186/1471-2105-13-134.
- Badouin H., Gouzy J., Grassa C.J. [et al.]. The sunflower genome provides insights into oil metabolism, flowering and Asterid evolution // Nature. - 2017. - Vol. 546. - No. 7656. - P. 148-152. DOI: 10.1038/ nature22380.
- Референсный геном подсолнечника: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https ://www.ncbi.nlm.nih.gov/ assembly/GCF_ 002127325.2.
- Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit // Bioinformatics. - 2012. - Vol. 28. - No. 8. - P. 1166-1167. DOI: 10.1093/bioinformatics/ bts091.
- Wickham H. Elegant graphics for data analysis (ggplot2) // Applied Spatial Data Analysis R. - 2009. - P. 65-90.
- Программная среда R для статистических вычислений и графики: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.r-project.org/
- Boom R., Salmans M.M., Jansen C.L., Wertheim-van Dillen P.M. [et al.]. Rapid and simple method for purification of nucleic acids // Journal of clinical microbiology. - 1990. - Vol. 28. - No. 3. - P. 495-503.
- Онлайн-ресурс Multiple Primer Analyzer: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.thermofisher.com/nl/en/home/brands /thermo-scien-tific/molecular-biology/molecular-biology-learning-cen-ter/molecular-biology-resour-ce-library/thermo-scientific-web-tools/multiple-primer-analyzer.html.
