Анализ генов устойчивости к парше и бактериальному ожогу у сортов яблони селекции Свердловской селекционной станции садоводства с использованием молекулярных маркеров

Актуальность. На Свердловской селекционной станции садоводства созданы уникальные сорта яблони, адаптированные к выращиванию в суровых природно-климатических условиях Среднего Урала. Резкие перепады температур и значительное количество осадков в летний период способствуют развитию грибных и бактериальных болезней. Поэтому главным направлением селекции является создание форм с комплексом генов устойчивости к различным типам заболеваний. Для поиска источников ценных признаков актуальным остается использование метода молекулярных маркеров, который сокращает сроки анализа и позволяет проводить отбор непосредственно по наличию гена, а не по внешнему проявлению признака. Целью нашей работы был поиск генов устойчивости к парше и бактериальному ожогу у сортов яблони селекции Свердловской селекционной станции садоводства с использованием ДНК-маркеров. Для исследования были использованы: маркер VfC гена устойчивости к парше Rvi6, маркеры AE10-375 и GE-8019 QTL FBF7 устойчивости к бактериальному ожогу яблони. Проведено сравнение результатов молекулярной идентификации анализа гена устойчивости к парше и оценки полевой устойчивости исследуемых сортов в годы эпифитотий. Проанализирован 21 сорт яблони. Результаты. В ходе проведенных исследований ген Rvi6 идентифицирован у трех сортов яблони – ʻПервоуральскаяʼ, ʻАксёнаʼ и ʻБлагая Вестьʼ. Оценка полевой устойчивости к парше показала отсутствие поражения у ряда сортов. Установлено, что все сорта с фрагментом, являющимся свидетельством наличия гена Rvi6, не поражались паршой в годы соответствующих эпифитотий. У сортов ʻТаватуйʼ, ʻРозочкаʼ, ʻДанилаʼ, ʻВЭМ Розовыйʼ и ʻРодниковаяʼ также отмечается отсутствие признаков заболевания. Анализ родословной показал, что при их создании были использованы доноры устойчивости к парше, несущие в себе ген Rvi5.

В анализируемой коллекции маркеры АЕ10-375 и GE-8019 QTL FBF7 устойчивости к бактериальному ожогу яблони отмечены практически у одинакового количества сортов (маркер АЕ10-375 идентифицирован у 12 образцов, а маркер GE-8019 у 10). Однако о наличии устойчивости свидетельствует присутствие двух маркеров в одном генотипе. Таких образцов выявлено пять – ʻИсеть Белая’, ʻПервоуральскаяʼ, ʻАксёнаʼ, ʻСеребряное Копытце’, ʻБлагая Весть’. Заключение. Проведенные исследования позволили установить источники ценных признаков в сортах яблони уральской селекции. Идентифицированные генотипы являются перспективными для дальнейшего использования в селекционной работе и промышленном садоводстве.

1. Afunian M.R., Goodwin P.H., Hunter D.M. Linkage of Vfa4 in Malus × domestica and Malus floribunda with Vf resistance to the apple scab pathogen Venturia inaequalis. Plant Pathology. 2004;53(4):461-467. DOI: 10.1111/j.1365-3059.2004.01047.x

2. Baldo J.L., Farrell R.E., Bassett C.L., Aldwinckle H.S., Malnoy M. Identification of genes differentially expressed during interaction of resistant and susceptible apple cultivars (Malus × domestica) with Erwinia amylovora. BMC Plant Biology. 2010;10(1):1. DOI: 10.1186/1471-2229-10-1

3. Baumgartner I.O., Patocchi A., Frey J.E., Peil A., Kellerhals M. Breeding elite lines of apple carrying pyramided homozygous resistance genes against apple scab and resistance against powdery mildew and fire blight. Plant Molecular Biology Reporter. 2015;33(5):1573-1583. DOI: 10.1007/s11105-015-0858-x

4. Boudichevskaia A., Flachowsky H., Dunemann F. Identification and molecular analysis of candidate genes homologous to HcrVf genes for scab resistance in apple. Plant breeding. 2009;128(1):84-91. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2008.01537.x

5. Boudichevskaia A., Flachowsky H., Fischer C., Hanke V., Dunemann F. Development of molecular markers for Vr1, a scab resistance factor from R12740-7A apple. Acta Horticulturae. 2004;663:171-176. DOI: 10.17660/ActaHortic.2004.663.24

6. Bus V.G.M. Revision of the nomenclature of the differential host-pathogen inter-actions of Venturia inaequalis and Malus. Annual Review of Phytopathology. 2011;49(1):391-413. DOI: 10.1146/annurev-phyto-072910-095339

7. Calenge F., Drouet D., Denancé C., Van de Weg W.E., Brisset M.-N., Paulin J.-P., Durel C.-E. Identification of a major QTL together with several minor additive or epistatic QTLs for resistance to fire blight in apple in two related progenies. Theoretical and Applied Genetics. 2005;111(1):128-135. DOI: 10.1007/s00122-005-2002-z

8. Должикова М.А. Анализ гибридного фонда яблони (Мalus Mill.) на наличие ДНК-маркера гена Vf устойчивости к парше (Venturia inaequalis). Селекция и сорторазведение садовых культур. 2022;9(1):47-51. DOI: 10.24411/25000454_2022_0109

9. Дренова Н.В. Ожог плодовых культур в Российской Федерации и современные подходы к его диагностике. Плодоводство и ягодоводство России. 2019;58:131-137. DOI: 10.31676/2073-4948-2019-58-131-137

10. Flachowsky H., Richter K., Kim W.S., Geider K., Hanke M.V. Transgenic expression of a viral EPS‐depolymerase is potentially useful to induce fire blight resistance in apple. Annals of Applied Biology. 2008;153(3):345-355. DOI: 10.1111/j.1744-7348.2008.00264.x

11. Каримова Е.В., Шнейдер Е.Ю., Смирнова И.П. Прогнозирование распространения возбудителя бактериального ожога плодовых культур. Защита и карантин растений. 2013;9:40-43.

12. Khajuria Y.P., Kaul S., Wani A.A., Dhar M.K. Genetics of resistance in apple against Venturia inaequalis (Wint.) Cke. Tree Genetics and Genomes. 2018;14(16). DOI: 10.1007/s11295-018-1226-4

13. Khan M.A., Durel C.E., Duffy B., Drouet D., Kellerhals M., Gessler C., Patocchi A. Development of molecular markers linked to the ‘Fiesta’ linkage group 7 major QTL for fire blight resistance and their application for marker-assisted selection. Genome. 2007;50(6):568-577. DOI: 10.1139/G07-033

14. Kost T.D. Functionality of the FB_MR5 fire blight resistance gene of Malus × robusta 5 [dissertation]. ETH Zürich; 2016. DOI: 10.3929/ethz-a-010656323

15. Котов Л.А. Селекционная работа по яблоне на Среднем Урале. Современное садоводство. 2019;2:13-21. DOI: 10.24411/2312-6701-2019-10203

16. Liebhard R., Koller B., Patocchi A., Kellerhals M., Pfammatter W., Jermini M., Gessler C. Mapping quantitative field resistance against apple scab in a ‘Fiesta’ × ‘Discovery’ progeny. Phytopathology. 2003;93(4):493-501. DOI: 10.1094/PHYTO.2003.93.4.493

17. Лыжин А.С., Савельева Н.Н. Маркер-опосредованный скрининг иммунных к парше (Rvi6+Rvi4) генотипов яблони. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2021;67:1-9. DOI: 10.30679/2219-5335-2021-1-67-1-9

18. Omasheva M.Y., Pozharskiy A.S., Maulenbay A.D., Ryabushkina N.A., Galiakparov N.N. SSR genotyping of Kazakhstani apple varieties: identification of alleles associated with resistance to highly destructive pathogens. Eurasian Journal of Applied Biotechnology. 2016;2:46-58. DOI: 10.11134/btp.2.2016.4

19. Patocchi A., Bigler B., Koller B., Kellerhals M., Gessler C. Vr2: a new apple scab resistance gene. Theoretical and Applied Genetics. 2004;109:1087-1092. DOI: 10.1007/s00122-004-1723-8

20. Patocchi A., Frei A., Frey J.E. Towards improvement of marker assisted selection of apple scab resistant cultivars: Venturia inaequalis virulence surveys and standardization of molecular marker alleles associated with resistance genes. Moleсular Breeding. 2009;24:337. DOI: 10.1007/s11032-009-9295-6

21. Patocchi A., Walser M., Tartarini S., Broggini G.A., Gennari F., Sansavini S., Gessler C. Identification by genome scanning approach (GSA) of a microsatellite tightly associated with the apple scab resistance gene Vm. Genome. 2005;48(4):630-636. DOI: 10.1139/g05-036

22. Podwyszy´nska M.P., Markiewicz M., Broniarek-Niemiec A., Matysiak B., Marasek-Ciolakowska A. Apple autotetraploids with enhanced resistance to apple scab (Venturia inaequalis) due to genome duplication-phenotypic and genetic evaluation. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(2):527. DOI: 10.3390/ijms22020527

23. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур/ под общ. ред. Е.Н. Седова, Т.П. Огольцовой. Орел: ВНИИСПК; 1999.

24. Шамшин И.Н., Маслова М.В., Дренова Н.В., Дубровский М.Л., Парусова О.В. Оценка устойчивости клоновых подвоев яблони к бактериальному ожогу с использованием молекулярных маркеров. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(4):185-191. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-4-185-191

25. Шамшин И.Н., Савельев Н.И., Кудрявцев А.М. Применение молекулярных маркеров для идентификации генотипов яблони с геном устойчивости к парше. Плодоводство и ягодоводство России. 2011;26:126-129.

26. Sheikh M.A., Mushtaq K., Mir J.I., Amin M., Nabi S.U. Introgression of scab resistance gene Vf (Rvi6) in commercially grown susceptible cultivar Fuji Azitec of apple (Malus domestica) using marker assisted selection. Research Journal of Biotechnology. 2020;15(9):50-56.

27. Слепнева Т.Н., Шлявас А.В. Порфирий Афанасьевич Диброва – у истоков научного плодоводства Урала. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(2):163-172. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-2-163-172

28. Супрун И.И., Егоров Е.А., Насонов А.И., Лободина Е.В., Токмаков С.В., Степанов И.В. Маркер-опосредованный отбор в создании селекционных образцов и комплексных доноров яблони с устойчивостью к парше и повышенным потенциалом лежкоспособности плодов. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2023;184(3):135-145. DOI: 10.30901/2227-8834-2023-3-135-145

29. Супрун И.И., Токмаков С.В., Лободина Е.В. Оценка перспективности усовершенствования ДНК-маркера VfC1 гена устойчивости яблони к парше Vf. Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. 2016;9:47-51.

30. Тележинский Д.Д., Шлявас А.В. Морфобиологические особенности и агрономические достоинства нового сорта яблони Розочка. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2025;26(1):82-89. DOI: 10.30766/2072-9081.2025.26.1.82-89

31. Тележинский Д.Д., Котов Л.А., Макаренко С.А., Тарасова Г.Н. Свердловчанин – новый сорт яблони для Среднего Урала. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(1):93-96. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-1-93-96

32. Tóth M., Ficzek G, Király I., Honty K., Hevesi M. Evaluation of old Carpathian apple cultivars as genetic resources of resistance to fire blight (Erwinia amylovora). Trees. 2013;27:597-605. DOI: 10.1007/s00468-012-0814-4

33. Ульяновская Е.В., Чернуцкая Е.А., Богданович Т.В., Степанов И.В. Маркерный отбор по генам Rvi6, Md-ACS1, Md-ACO1, перспективным для селекции образцов генофонда яблони. Аграрный научный журнал. 2024;3:71-76. DOI: 10.28983/asj.y2024i3pp71-76

34. Wöhner T.W., Flachowsky H., Richter K., Garcia-Libreros T., Trognitz F., Hanke M.- V., Peil A. QTL mapping of fire blight resistance in Malus × robusta 5 after inoculation with different strains of Erwinia amylovora. Molecular breeding. 2014;34(1):217-230. DOI: 10.1007/s11032-014-0031-5