Рубрика: Масличные культуры. Выпуск №1 (193) 2023

УДК 633.854.78:575:632.9
DOI: 10.25230/2412-608Х-2023-1-193-3-13

Дмитрий Леонидович Савиченко
Саида Заурбиевна Гучетль
Елизавета Дмитриевна Логинова

ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17
d_savichenko@mail.ru

Аннотация. 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.

Ключевые слова: подсолнечник, заразиха кумская, ДНК-маркер, маркер-вспомогательная селекция, устойчивость

Для цитирования: Савиченко Д.Л., Гучетль С.З., Логинова Е.Д. Разработка ДНК-маркеров  признака устойчивости подсолнечника к расе G заразихи (Orobanche cumana Wallr.) // Масличные культуры. Вып. 1 (193). С. 3–13.

Список литературы

1. Staughton J. The amazing benefits of sunflower oil // Oilseeds Focus. – 2019. – V. 5. – I. 2. – P. 40–41.

2. Cvejić S., Radanović A., Dedić B., Jocković M., Jocić S., Miladinović D. Genetic and genomic tools in sunflower breeding for broomrape resistance // Genes. – 2020. – Vol. 11. – No. 2. – P. 152.

3. Антонова Т.С., Арасланова Н.М., Саукова 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.

4. 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.

5. Антонова Т.С., Стрельников Е.А., Арасланова Н.М., Гучетль С.З., Челюстникова 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). – С. 18–22.

6. 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.

7. 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.

8. Dimitrijević A., Imerovski I., Miladinović D. [et al.]. Oleic acid variation and marker-assisted detection of Pervenets mutation in high-and low-oleic sunflower cross // Crop Breed. Appl. Biotechnol. – 2017. – V. 17. – I. 3. – P. 235–241. DOI: 10.1590/1984-70332017v17n3a36.

9. Rauf S., Warburton M., Naeem A., Kainat W. Validated markers for sunflower (Helianthus annuus L.) breeding // OCL. – 2020. – V. 27. –         P. 47.

10. Tang S., Heesacker A., Kishore V.K., Fernandez A., Sadik E.S., Cole G., Knapp S.J. Genetic mapping of the Or₅ gene for resistance to Orobanche race E in sunflower // Crop Science. – 2003. – Vol. 43. – No. 3. – P. 1021–1028.

11. Imerovski I., Dimitrijević A., Miladinovic D., Dedić B., Jocić S., Tubić N.K., Cvejić S. Mapping of a new gene for resistance to broomrape races higher than F // Euphytica. – 2016. – Vol. 209. – P. 281–289.

12. Imerovski I. Dedić B., Cvejić S., Miladinović D., Jocić 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.

13. Duriez P., Vautrin S., Auriac M.C., Bazerque 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.

14. Martín‐Sanz A. Pérez‐Vich B., Rueda S., Fernández‐Martínez J.M., Velasco L. Characte-rization of post‐haustorial resistance to sunflower broomrape // Crop Science. – 2020. – Vol. 60. – No. 3. – P. 1188–1198. DOI: 10.1002/ csc2.20002.

15. 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 Or_Deb2 gene against highly virulent races of Orobanche cumana Wallr. // Theoretical and Applied Genetics. – 2022. – Vol. 135. – No. 2. – P. 501–525.

16. 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.

17. База данных открытого доступа GenBank: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov.

18. Wang X., 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.

19. Онлайн-ресурс Primer-BLAST: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih. gov/tools/primer-blast.

20. Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I. [et al.]. Primer-BLAST: A tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction // BMC Bioinformatics. – 2012. –Vol. 13. – No. 134. DOI: 10.1186/1471-2105-13-134.

21. 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.

22. Референсный геном подсолнечника: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_ 002127325.2.

23. 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.

24. Wickham H. Elegant graphics for data analysis (ggplot2) // Applied Spatial Data Analysis R. – 2009. – P. 65–90.

25. Программная среда R для статистических вычислений и графики: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.r-project.org/

26. Boom R., Salimans 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.

27. 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.

Сведения об авторах

Д.Л. Савиченко, млад. науч. сотр.
С.З. Гучетль, зав. лаб., вед. науч. сотр., канд. биол. наук
Е.Д. Логинова, лаборант-исследователь