bioselБиотехнология и селекция растенийPlant Biotechnology and Breeding2658-62662658-6258VIR10.30901/2658-6266-2019-3-o4biosel-50Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕORIGINAL ARTICLEДНК-маркерная идентификация гена устойчивости к милдью Rpv3 в бессемянных сортах виноградаDNA marker identification of Rpv3 downy mildew resistance gene in seedless grape varietieshttps://orcid.org/0000-0002-2446-0971ИльницкаяЕ. Т.IlnitskayaE. T.

350901, Краснодар, ул. имени 40-летия Победы, 39

39, 40-letiya Pobedy st., Krasnodar 350901

ilnitskaya79@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3397-0666МакаркинаМ. В.MakarkinaM. V.

350901, Краснодар, ул. имени 40-летия Победы, 39

39, 40-letiya Pobedy st., Krasnodar 350901

https://orcid.org/0000-0002-2092-7757ТокмаковС. В.TokmakovS. V.

350901, Краснодар, ул. имени 40-летия Победы, 39

39, 40-letiya Pobedy st., Krasnodar 350901

Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделияThe North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture and Wine-making»201917032020231519Copyright © Ильницкая Е.Т., Макаркина М.В., Токмаков С.В., 20202020Ильницкая Е.Т., Макаркина М.В., Токмаков С.В.Ilnitskaya E.T., Makarkina M.V., Tokmakov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://biosel.elpub.ru/jour/article/view/50

Столовый виноград является ценным диетическим продуктом. Бессемянный виноград пользуется повышенным спросом у потребителя. По этой причине селекция бессемянных сортов – одно из востребованных направлений в современном виноградарстве, равно как и производство экологически безопасной продукции. Милдью (Plasmopara viticola (Berk. & M.A. Curtis) Berl. & De Toni) – одно из наиболее распространённых грибных заболеваний виноградной лозы. Большинство устойчивых к милдью форм винограда принадлежат к северо-американским видам – Vitis aestivalis Michx., V. berlandieri Planch., V. cinerea (Engelm. ex A. Gray) Engelm. ex Millard, V. riparia Michx., V. rupestris  Scheele и др. Поиск доноров генов устойчивости – актуальная задача. Один из наиболее эффективных генов устойчивости – Rpv3. Источником гена являются некоторые северо-американские виды винограда. Цель проводимой работы – выявление методом ДНК- маркерного анализа гена устойчивости к милдью Rpv3 в генотипах бессемянных сортов винограда. Объект исследования – сорта винограда с рудиментарным развитием семени в ягодах, имеющие в родословной северо-американские виды. В качестве положительного контроля использовали сорта Дунавски лазур, Сейв Виллар 12-375, несущие референсные аллели. В качестве отрицательного контроля использовали V. vinifera L. В исследовании использовали ДНК-маркеры UDV305 и UDV737, позволяющие идентифицировать аллельное состояние гена Rpv3. Работа проведена методом полимеразной цепной реакции. Разделение продуктов реакции – методом капиллярного электрофореза с использованием автоматического генетического анализатора ABI Prism 3130. Оценка результатов при помощи программного обеспечения GeneMapper и PeakScanner. В генотипах винограда Кишмиш запорожский, Леди Патриция, Ремейли сидлесс, Памяти Смирнова и Шаян выявлено наличие функциональных аллелей гена устойчивости к милдью Rpv3. Во всех сортах выявлен один гаплотип из семи известных – Rpv3299 - 279. Анализ родословных изученных сортов показал, что вероятными донорами гена являются родительские формы – гибриды Сейв Виллар и Зейбель. Формы винограда с идентифицированным геном Rpv3 могут быть использованы в селекции бессемянных сортов как доноры устойчивости к милдью.

Table grapes are a valuable dietary product. Seedless grapes are in high demand among consumers. For this reason, the breeding of seedless varieties is one of the popular trends in modern viticulture, along with the production of environmentally friendly products. Downy mildew (Plasmopara viticola (Berk. & M.A. Curtis) Berl. & De Toni) is one of the most common fungal diseases of the grapevine. Most downy mildew resistant grape accessions belong to North American species like Vitis aestivalis Michx., V. berlandieri Planch., V. cinerea (Engelm. ex A. Gray) Engelm. ex Millard, V. riparia Michx., V. rupestris  Scheele, etc. The search for donors of resistance genes is an urgent task. Rpv3 is one of the most significant resistance genes from a number of North American grape varieties. The aim of this work is to identify the downy mildew resistance gene Rpv3 in seedless grape varieties by means of DNA-marker analysis. The grape varieties with rudimentary development of seed in berries and with North American species in the pedigree were chosen as the object of the study. The varieties “Dunavski lazur” and “Seyve Villard 12-375” with reference alleles were used as the positive control, while V. vinifera L. was used as the negative control. UDV305 and UDV737 DNA-markers were used in this study to identify the allelic type of the Rpv3 gene. The work was performed using the polymerase chain reaction. The reaction products were separated by capillary electrophoresis using the ABI Prism 3130 automatic genetic analyzer. Evaluation of the results was done using the GeneMapper and PeakScanner software. Functional alleles of the downy mildew resistance gene Rpv3 were revealed in grape  varieties “Kishmish zaporozhskiy”, “Lady Patricia”, “Remaily seedless”, “Pamyati Smirnova” and “Shayan”. Rpv3299-279, one of the seven known haplotypes, was identified in all the varieties. The pedigree analysis of the studied varieties indicated that the parental forms – “Seyve Villard” and “Seibel” hybrids – are presumably the donors of the gene. Grape accessions with the identified Rpv3 gene can be used in seedless varieties breeding as donors of resistance to downy mildew.

доноры устойчивостиPlasmopara viticolaбессемянностьПЦРdonors of resistancePlasmopara viticolaseedlessnessPCRРабота выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 19416-230051 р_а) и Администрации Краснодарского краяThis work was financially supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 19-416-230051 r_a) and the Administration of the Krasnodar RegionReferencesAlleweldt G., Possingham J.V. Progress in grapevine breeding. Theoretical and Applied Genetics. 1988;75:669-673. DOI: 10.1007/BF00265585Alleweldt G., Possingham J.V. Progress in grapevine breeding. Theoretical and Applied Genetics. 1988;75:669-673. DOI: 10.1007/BF00265585Bellin D., Peressotti E., Merdinoglu D., Wiedemann-Merdinoglu S., Adam-Blondon A.F., Cipriani G., Di Gaspero G. Resistance to Plasmopara viticola in grapevine “Bianca” is controlled by a major dominant gene causing localised necrosis at the infection site. Theoretical and Applied Genetics. 2009;120(1):163-176. DOI: 10.1007/s00122-009-1167-2Bellin D., Peressotti E., Merdinoglu D., Wiedemann-Merdinoglu S., Adam-Blondon A.F., Cipriani G., Di Gaspero G. Resistance to Plasmopara viticola in grapevine “Bianca” is controlled by a major dominant gene causing localised necrosis at the infection site. Theoretical and Applied Genetics. 2009;120(1):163-176. DOI: 10.1007/s00122-009-1167-2Di Gaspero G., Copetti D., Coleman C., Castellarin S.D., Eibach R., Kozma P., Lacombe T., Gambetta G., Zvyagin A., Cindrić P., Kovács L., Morgante M., Testolin R. Selective sweep at the Rpv3 locus during grapevine breeding for downy mildew resistance. Theoretical and Applied Genetics. 2012;124:227-286. DOI: 10.1007/s00122-011-1703-8Di Gaspero G., Copetti D., Coleman C., Castellarin S.D., Eibach R., Kozma P., Lacombe T., Gambetta G., Zvyagin A., Cindrić P., Kovács L., Morgante M., Testolin R. Selective sweep at the Rpv3 locus during grapevine breeding for downy mildew resistance. Theoretical and Applied Genetics. 2012;124:227-286. DOI: 10.1007/s00122-011-1703-8Егоров Е.А., Ильина И.А., Петров В.С. и др. Анапская ампелографическая коллекция (биологические растительные ресурсы. Krasnodar; 2018.Egorov E.A., Ilina I.A., Petrov V.S. et al. Anapa ampelographic collection (biological plant resources) (Anapskaja ampelograficheskaja kollekcija (biologicheskie rastitel’nye resursy). Krasnodar; 2018. [in Russian]Eibach R., Zyprian E., Welter L., Topfer R. The use of molecular markers for pyramiding resistance genes in grapevine breeding. Vitis. 2007;46(3):120-124. DOI: 10.17660/ActaHortic.2009.827.96Eibach R., Zyprian E., Welter L., Topfer R. The use of molecular markers for pyramiding resistance genes in grapevine breeding. Vitis. 2007;46(3):120-124. DOI: 10.17660/ActaHortic.2009.827.96Foria S., Monte C., Testolin R., Di Gaspero G., Cipriani G... Pyramidizing resistance genes in grape: a breeding program for the selection of elite cultivars. Acta Horticulturae. 2019;1248:549-554. DOI: 10.17660/ActaHortic.2019.1248.73Foria S., Monte C., Testolin R., Di Gaspero G., Cipriani G... Pyramidizing resistance genes in grape: a breeding program for the selection of elite cultivars. Acta Horticulturae. 2019;1248:549-554. DOI: 10.17660/ActaHortic.2019.1248.73Gessler C., Pertot I., Perazzolli M. Plasmopara viticola: a review of knowledge on downy mildew of grapevine and effective disease management. Phytopathologia Mediterranea. 2011;50:3-44. DOI: 10.1038/s41598-018-19158-8Gessler C., Pertot I., Perazzolli M. Plasmopara viticola: a review of knowledge on downy mildew of grapevine and effective disease management. Phytopathologia Mediterranea. 2011;50:3-44. DOI: 10.1038/s41598-018-19158-8Ilnitskaya E.T, Makarkina M.V., Tokmakov S.V., Naumova L.G. DNAmarker based identification of the Rpv3 gene determining downy mildew resistance in grapevines. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(6):703-707. DOI: 10.18699/VJ18.413Ilnitskaya E.T, Makarkina M.V., Tokmakov S.V., Naumova L.G. DNAmarker based identification of the Rpv3 gene determining downy mildew resistance in grapevines. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(6):703-707. DOI: 10.18699/VJ18.413Ильницкая Е.Т., Пята Е.Г., Марморштейн А.А., Коваленко А.Г. Проявление бессемянности сортов винограда в агроклиматических условиях Анапской ампелографической коллекции. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2019а;59(5):21-30. DOI: 10.30679/2219-5335-2019-5-59-21-30Ilnitskaya E.T., Pyata E.G., Marmorshtein A.A., Kovalenko A.G. The seedlesness manifestation of grape varieties under the agro-climatic conditions of Anapa ampelographic collection. Fruit growing and viticulture of South Russia. 2019a;59(5):21-30 [in Russian] DOI: 10.30679/2219-5335-2019-5-59-21-30Ilnitskaya Е, Tokmakov S, Makarkina M, Suprun I. Identification of downy mildew resistance genes Rpv10 and Rpv3 by DNA-marker analysis in a Russian grapevine germplasm collection. Acta Horticulturae. 2019b;1248:129-134. DOI: 10.17660/ActaHortic.2019.1248.19Ilnitskaya Е, Tokmakov S, Makarkina M, Suprun I. Identification of downy mildew resistance genes Rpv10 and Rpv3 by DNA-marker analysis in a Russian grapevine germplasm collection. Acta Horticulturae. 2019b;1248:129-134. DOI: 10.17660/ActaHortic.2019.1248.19Майстренко Л.А., Дуран Н.А., Медютова Е.Н., Мезенцева Л.Н. Итоги селекции бессемянных сортов винограда. Русский виноград. 2017;5:29-39.Maistrenko L.A., Duran N.A., Medutova E.N., Mezentsev L.N. Results of breeding of seedless grape varieties. Russian grapes. 2017;5:2939 [in Russian]Маргарян К.С., Деведжян А.Г., Мелян Г.Г. Скрининг армянских сортов винограда на восприимчивость к ложной мучнистой росе. Магарач. Виноградарство и виноделие. 2018;4(106):47-49.Margaryan K., Devejyan H., Melyan G. Screening of Armenian grape varieties for susceptibility to downy mildew. Magarach. Viticulture and winemaking. 2018;4(106):47-49 [in Russian]Наумова Л.Г. Биохимическая и диетическая характеристика столового винограда. Виноделие и виноградарство. 2004;1:36-38.Naumova L.G. Biochemical and dietary characteristics of table grapes (Biokhimicheskaya i diyeticheskaya kharakteristika stolovogo vinograda). Vinodeliye i vinogradarstvo = Winemaking and viticulture. 2004;1:36-38 [in Russian]Pool R., Remaily G., Reisch B., Watson J., Kimball K. Remaily Seedless Grape. New York’s food and life sciences bulletin. 1981:89.Pool R., Remaily G., Reisch B., Watson J., Kimball K. Remaily Seedless Grape. New York’s food and life sciences bulletin. 1981:89.Радчевский П.П., Трошин Л.П. Новации виноградарства России. 15. Бессемянные сорта винограда. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2010;56:122-142.Radchevskiy P.P., Troshin L.P. Innovations of wine growing in Russia. 15. Seedless grades of grapes. Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2010;56:122142 [in Russian]Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues. Plant Molecular Biology. 1985;19(1):69. DOI: 10.1007/BF00020088Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues. Plant Molecular Biology. 1985;19(1):69. DOI: 10.1007/BF00020088Saifert L., Sánchez-Mora F.D., Assumpção W.T., Zanghelini J.A, Giacometti R., Novak E.I., Dal Vesco L.L., Nodari R.O., Eibach R., Welter L.J. Marker-assisted pyramiding of resistance loci to grape downy mildew. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 2018;53(5):602610. DOI: 10.1590/S0100-204X2018000500009Saifert L., Sánchez-Mora F.D., Assumpção W.T., Zanghelini J.A, Giacometti R., Novak E.I., Dal Vesco L.L., Nodari R.O., Eibach R., Welter L.J. Marker-assisted pyramiding of resistance loci to grape downy mildew. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 2018;53(5):602610. DOI: 10.1590/S0100-204X2018000500009Sánchez-Mora FD., Saifert L, Zanghelini J, Assumpção WT, GuginskiPiva CA, Giacometti R, Novak EI, Klabunde GH, Eibach R, Dal Vesco L, Nodari RO, Welter L. Behavior of grape breeding lines with distinct resistance alleles to downy mildew (Plasmopara viticola). Crop Breeding and Applied Biotechnology. 2017;17(2):141149. DOI: 10.1590/198470332017v17n2a21Sánchez-Mora FD., Saifert L, Zanghelini J, Assumpção WT, GuginskiPiva CA, Giacometti R, Novak EI, Klabunde GH, Eibach R, Dal Vesco L, Nodari RO, Welter L. Behavior of grape breeding lines with distinct resistance alleles to downy mildew (Plasmopara viticola). Crop Breeding and Applied Biotechnology. 2017;17(2):141149. DOI: 10.1590/198470332017v17n2a21Vitis international variety catalogue (VIVC). Table of loci for traits in grapevine relevant for breeding and genetics. Julius Kuhn-Institut; 2019. Available from: www.vivc.de [accessed February 16, 2019].Vitis international variety catalogue (VIVC). Table of loci for traits in grapevine relevant for breeding and genetics. Julius Kuhn-Institut; 2019. Available from: www.vivc.de [accessed February 16, 2019].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.