ОТ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ
Актуальность. Микросателлитные (SSR) маркеры являются эффективным инструментом для паспортизации коллекций генетических ресурсов растений, а также для идентификации генов, детерминирующих важные биологические и агрономические признаки. Изучение их полиморфизма важно для характеристики генетического разнообразия коллекции подсолнечника (Helianthus annuus L.) Цель настоящего исследования – анализ нуклеотидного полиморфизма SSR-маркеров, сцепленных с генами восстановления фертильности пыльцы (Rf1) и устойчивости к ложной мучнистой росе (Pl5/Pl8). Материал и методы. Изученный материал включал 84 самоопыленные линии генетической коллекции подсолнечника ВИР, гибриды F1 и F2 от скрещивания фертильных линий ВИР 365 и RIL130, а также гибриды от анализирующего скрещивания. С помощью ПЦР-анализа изучали полиморфизм SSR-маркеров ORS224, ORS511, ORS799 и НА4011. Для определения структуры микросателлитов и оценки характера их вариабельности, амплифицированные фрагменты были клонированы и секвенированы. Результаты. Уникальные, отличающиеся по длине от типичных (свойственных большинству генотипов), аллели маркерного локуса ORS224 выявлены у четырех линий выборки, а уникальные аллели локуса ORS511 - у 10 генотипов. У линии ВИР 365 уникальный аллель ORS511 был представлен двумя фрагментами длиной 161 пн и 240 пн, линия RIL 130 характеризовалась типичным фрагментом 159 пн. В F2 (ВИР 365 × RIL 130) и популяции от скрещивания ВИР 111А × (ВИР 365 × RIL 130) профили типичного и уникального маркеров наследовались как аллельные варианты одного локуса. Нуклеотидные последовательности уникальных аллелей отличались от типичных аллельных вариантов по длине и числу повторяющихся единиц (GA у ORS224 и AT/GT - у ORS511), а также наличию инделей и нуклеотидных замен. Отличия по длине аллельных вариантов 240 пн и 200 пн SSR-маркера НА4011 были обусловлены инделями длиной 80 пн, 47 пн и 4 пн. Заключение. Ряд линий генетической коллекции подсолнечника ВИР маркирован уникальными аллелями микросателлитных локусов ORS224 и ORS511, которые отличаются от часто встречающихся аллельных вариантов по длине и числу повторяющихся единиц, наличию инделей и нуклеотидных замен. Полиморфизм аллельных вариантов микросателлита НА4011 связан с наличием инделей 80 пн, 47 пн и 4 пн.
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.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ
Актуальность. Привлечение чужеродного генетического материала ячменя луковичного Hordeum bulbosum L. для расширения разнообразия ячменя культурного Hordeum vulgare L. является важной задачей, поскольку вид H. bulbosum характеризуется рядом ценных признаков. Одним из путей использования генетического потенциала ячменя луковичного служит межвидовая гибридизация и получение на основе гибридов фертильных интрогрессивных линий H. vulgare. Цель исследования – получение новых интрогрессивных форм ярового ячменя с использованием межвидовых триплоидного (HvHbHb) и тетраплоидного (HbHbHvHv) гибридов культурного ячменя с ячменем луковичным для расширения коллекции интрогрессивных линий H. vulgare. Материал и методы. Для создания новых интрогрессивных форм, диплоидный ячмень культурный H. vulgare (2x) сорта ‘Roland’ опыляли пыльцой межвидовых гибридов: 1) триплоидного, полученного при скрещивании диплоидного ячменя сорта ‘Roland’ (2x, HvHv) c тетраплоидным образцом ячменя луковичного H. bulbosum W851 (4x, HbHbHbHb): H.vulgare ‘Roland (2x) × H. bulbosum W851 (4x) (HvHbHb); 2) тетраплоидного, полученного при использованиии в скрещивании тетраплоидного образцы H. bulbosum А17 (4x, HbHbHbHb) в качестве материнской формы и тетраплоидного культурного ячменя сорта ‘Borwina’ (4x, HvHvHvHv) в качестве опылителя: H. bulbosum A17 (4x) × H. vulgare ‘Borwina’ (4x) (HbHbHvHv). В потомстве от этих скрещиваний отбирали формы культурного ячменя с интрогрессией генетического материала ячменя луковичного, далее отбор продолжали в двух поколениях от самоопыления растений первого поколения, полученных в результате возвратных скрещиваний, то есть растений ВС1 с чужеродными интрогрессиями. Идентификацию и локализацию интрогрессий проводили с использованием метода флюоресцентной in situ гибридизации (GISH и FISH c хромосомоспецифичными маркерами). Результаты. При скрещивании культурного ячменя с триплоидным и тетраплоидным межвидовыми гибридами H. vulgare × H. bulbosum получены новые формы ячменя культурного с рекомбинантными хромосомами, среди которых выделено два растения с тремя терминальными интрогрессиями генетического материала ячменя луковичного. У первого растения, полученного на основе триплоидного гибрида, выявлены интрогресии в хромосомах 5HL; 1HL; 3HS. При сочетании в кариотипе двух гомологов с интрогрессией 5HL исходного размера у растений в потомстве наблюдается гибель проростков. У второго растения, полученного на основе тетраплоидного гибрида, выявлены интрогресии в хромосомах 5HL, 2HL, 7HS. В потомстве от самоопыления этой формы наличие интрогресии 2HL исходного размера в обоих гомологах приводит к стерильности растений. Выявлены формы с изменением размеров интрогрессий в 5HL и 3HS в потомстве первого растения и с изменением размеров интрогрессии в 2HL в потомстве второго растения, что свидетельствует о рекомбинации в мейозе в этих участках хромосом у растений ВС1. Заключение. При скрещивании культурного ячменя с триплоидным межвидовым гибридом H. vulgare × H. bulbosum в потомстве выявлено растение культурного ячменя с интрогрессиями в хромосомах 1HL, 5HL, 3HS. При скрещивании с тетраплоидным межвидовым гибридом выявлено растение культурного ячменя с интрогрессиями в хромосомах 2HL, 5HL, 7HS. На основе ярового сорта ячменя ‘Roland’ cозданы две серии новых интрогрессивных форм H. vulgare с различным сочетанием рекомбинантных хромосом.
МЕТОДЫ БИОТЕХНОЛОГИИ В СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВЕ РАСТЕНИЙ
Селекция декоративных растений как отрасль растениеводства является неотъемлемой составляющей комплекса мер, направленных на получение широкого ассортимента различных растений с высокими декоративными характеристиками. Основная задача данного направления заключается в создании растений, привлекательных для потребителя, и коммерческом плане характеризующихся ценными биологическими признаками – адаптивностью, устойчивостью к болезным, вредителям, морозостойкостью и другими. Большинство сортов декоративных растений были получены с помощью традиционных методов селекции, таких, как отбор, отдаленная гибридизация, клоновая селекция, индуцированный мутагенез под воздействием радиации или химических веществ. Однако применение традиционных инструментов селекции ограничено потенциалом внутривидовой изменчивости. Разработка современных биотехнологических и генетических подходов к созданию новых сортов позволило изменять генотип растений на качественно новом уровне. В данном обзоре освещены направления и методология современной селекции декоративных растений в России, способы мобилизации генетических ресурсов основных декоративных культур, таких, как роза, клематис, канна, хризантема, пеларгония, ирис, лилейник, тюльпан, сирень, рододендрон. Приведены примеры селекционной работы с декоративными растениями в ведущих профильных научных учреждениях, таких, как Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия имени им. К.А. Тимирязева, Федеральный научный центр им. И.В. Мичурина, Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН, Субтропический научный центр РАН, Ботанический сад Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Всероссийский НИИ табака, махорки и табачных изделий. Также кратко отражены мировой и российский рынки цветочной декоративной продукции, проблематика и способ решения вопроса качественного импортозамещения, перспективы развития цветоводства в России в обозримом будущем.
ISSN 2658-6258 (Online)