Молекулярный скрининг сортовой коллекции земляники ВИР на наличие маркера гена устойчивости к антракнозной черной гнили Rca2

Актуальность. К числу крайне вредоносных заболеваний земляники в условиях юга России в последние годы относится антракнозная черная гниль, вызываемая фитопатогенным грибом Colletotrichum acutatum Simmonds. Заболевание распространено по всему миру, относительно недавно оно появилось в России. Потери от него достигают до 80% урожая, кроме того, патоген вызывает значительные выпады растений в маточных насаждениях. Наиболее надежной защитой от патогена является выращивание устойчивых сортов. У земляники устойчивость контролируется разными генами, в частности, геном Rca2. Для выявления данного гена разработаны молекулярные маркеры STS_Rca2_240 и STS-Rca2_417. Задачей нашего исследования было использование данных маркеров для скрининга коллекции сортов земляники садовой ВИР, поддерживаемой на Майкопской опытной станции. Материал и методы. В работе изучено 135 сортов Fragaria × ananassa (Duchesne ex Weston) Duchesne ex Rozier, 83 отечественных и 52 зарубежных. В число отечественных сортов входили 17 сортов, созданных на Майкопской ОС. Растения были оценены на наличие полевой устойчивости к антракнозу в условиях Республики Адыгея в период с 2018 по 2021 года. Молекулярный скрининг проводили при помощи двух молекулярных маркеров, тесно сцепленных с геном Rca2: STS_Rca2_240 и STS-Rca2_417. Для контроля эффективности ПЦР использовали микросателлитные праймеры EMFv020. Положительным контролем служил сорт ‘Сударушка’, у которого наличие маркерного фрагмента STS_Rca2_240 описано в литературе. Результаты и обсуждение. Диагностический фрагмент 240 пн маркера Rca2_240 был выявлен у 22 сортов выборки. Среди отечественных сортов частота встречаемости маркера составила 18,1%, в выборке иностранных сортов она была несколько ниже – 13,0%. Из 17 сортов майкопской селекции маркер был выявлен у трех: ‘Майкопская ранняя’, ‘Пэрыт’, и ‘Шапсугская’. Ассоциация диагностического фрагмента с устойчивостью составила 73,0%. Не очень высокая эффективность маркера была связана с наличием значительного количества устойчивых сортов, не генерирующих диагностических фрагментов; устойчивость таких сортов может обеспечиваться работой других генов, например, FaRCa1. Маркер STS-Rca2_417 при скрининге оказался неэффективным. Заключение. В коллекции ВИР, поддерживаемой на Майкопской ОС, было выявлено 22 сорта с маркером гена Rca2, 16 из которых обладали полевой устойчивостью к C. acutatum второй группы патогенности. Эти сорта представляют ценный материал для селекции. Наличие маркера STS-Rca2_240 может выступать в роли ценного диагностического признака при паспортизации сортов.

1. Антонова О.Ю., Клименко Н.С., Рыбаков Д.А., Фомина Н.А., Желтова В.В., Новикова Л.Ю., Гавриленко Т.А. SSR-анализ современных российских сортов картофеля с использованием ДНК номенклатурных стандартов. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(4):77-96. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-4-o2

2. Denoyes-Rothan B., Lerceteau-Köhler E., Guérin G., Bosseur S., Bariac J., Martin E., Roudeillac P. QTL analysis for resistance to Colletotrichum acutatum and Phytophthora cactorum in octoploid strawberry (Fragaria × ananassa). Acta Horticulturae. 2004;663:147-152. DOI: 10.17660/ActaHortic.2004.663.19

3. Говорова Г.Ф., Говоров Д.Н. Грибные болезни земляники и клубники. Москва: Проспект; 2019.

4. Guérin G., Lerceteau-Köhler E., Laigret F., Roudeillac P., Denoyes-Rothan B. Development of a SCAR marker linked to dominant gene conferring resistance to Colletotrichum acutatum in strawberry. Acta Horticulturae. 2003;626(626):85-91. DOI: 10.17660/ActaHortic.2003.626.10

5. Fisher R.A. On the interpretation of χ2 from contingency tables, and the calculation of P. Journal of the Royal Statistical Society. 1922;85(1):87-94. DOI: 10.2307/2340521

6. Холод Н.А., Кащиц Ю.П., Добренков Е.А., Семенова Л.Г. Оценка устойчивости сортов земляники садовой к антракнозной черной гнили в южном регионе. Плодоводство и виноградарство юга России. 2018;51(3):140-148. DOI: 10.30679/2219-5335-2018-3-51-140-148

7. Холод Н.А., Яковенко В.В., Семенова Л.Г. Выделение сортов земляники с комплексной устойчивостью к микозам для использования в селекционном процессе. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2012;18(6):80-88.

8. Храбров И.Э., Антонова О.Ю., Шаповалов М.И., Семёнова Л.Г. Устойчивость земляники к основным грибным фитопатогенам: R-гены и их ДНК-маркеры. Биотехнология и селекция растений. 2019;2(3):30-40. DOI: 10.30901/2658-6266-2019-3-o3

9. Котова В.В., Кунгурцева О.В. Антракноз сельскохозяйственных растений. Санкт-Петербург: ВИЗР; 2014.

10. Лакин Г.Ф. Биометрия: учебное пособие для биологических специализированных вузов. 3-е изд., перераб. и доп. Москва; 1980.

11. Lerceteau-Köhler E., Guérin G., Denoyes-Rothan B. Identification of SCAR marker linked to Rca2 anthracnose resistance gene and their assessment in strawberry germplasm. Theoretical and Applied Genetics. 2005;111:862-870. DOI: 10.1007/s00122-005-0008-1

12. Лукьянчук И.В., Лыжин А.С., Козлова И.И. Анализ генетической коллекции клубники (Fragaria L.) для генов Rca2 и Rpf1 с молекулярными маркерами. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(7):795-799. DOI: 10.18699/VJ18.423

13. Лыжин А.С., Лукъянчук И.В., Жбанова Е.В. ДНК-анализ генотипов рода Fragaria L. По устойчивости к антракнозной чёрной гнили. Плодоводство и ягодоводство России. 2020;62:53-58. DOI: 10.31676/2073-4948-2020-62-53-58

14. Лыжин А.С., Лукъянчук И.В., Жбанова Е.В. Полиморфизм сортов земляники (Fragaria × ananassa) по гену устойчивости к антракнозу Rca2. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;180(1):73-77. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-1-73-77

15. Maas J.L. (ed.) Compendium of strawberry diseases. St. Paul (Minnesota, USA): American Phytopathological Society (APS) Publications; 1984.

16. Miller-Butler M.A., Smith B.J., Kreiser B.R., Blythe E.K. Comparison of anthracnose resistance with the presence of two SCAR markers associated with the Rca2 gene in strawberry. HortScience. 2019;54(5):793-798. DOI: 10.21273/HORTSCI13805-18

17. Метлицкий О.З., Зейналов А.С., Ундрицова И.А., Холод Н.А. Методические указания по мониторингу вредителей и болезней и системе мер борьбы с ними в маточных и промышленных насаждениях земляники садовой. Москва: ВСТИСП; 2005.

18. Метлицкий О.З., Головин С.Е., Ундрицова И.А., Холод Н.А. Антракноз садовой земляники. Агро XXI. 2007;(4-6):40-41.

19. Njuguna W. Development and use of molecular tools in Fragaria. Corvallis, Oregon, USA: Oregon State University; 2010.

20. Попова И.В., Резник С.М., Верещагина М.А. Результаты селекции земляники на устойчивость к мучнистой росе в условиях Нечерноземной зоны РСФСР. В кн.: Новое в ягодоводстве Нечерноземья. Москва, 1990. С.13-25.

21. Пшихачева З.У. Источники для селекции земляники на признаки продуктивности и качества ягод: дис. канд. с.-х. наук. Краснодар; 2012. URL: https://www.dissercat.com/content/istochniki-dlya-selektsii-zemlyaniki-na-priznaki-produktivnosti-i-kachestva-yagod [дата обращения: 10.11.21].

22. Salinas N., Fan Z., Peres N., Lee S., Whitaker V.M. FaRCa1 confers moderate resistance to the root necrosis form of strawberry anthracnose caused by Colletotrichum acutatum. HortScience. 2020;55(5):693-698. DOI: 10.21273/HORTSCI14807-20

23. Salinas N., Verma S., Peres N., Whitaker V.M. FaRCa1: a major subgenome-specific locus conferring resistance to Colletotrichum acutatum in strawberry. Theoretical and Applied Genetics. 2019;132:1109-1120. DOI: 10.1007/s00122-018-3263-7

24. Sturzeanu M., Coman M., Ciuca M., Ancu I., Cristina D., Turcu A.G. Molecular characterization of allelic status of the Rpf1 and Rca2 genes in six cultivars of strawberries. Acta Horticulturae. 2016;1139:107-111. DOI: 10.17660/ActaHortic.2016.1139.19