vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2022-1-208-213vir-nw-1205Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯBRIEF REPORTSАнализ наследования маркера SCAR-R1A, сцепленного с геном Rpf1 устойчивости к фитофторозной корневой гнили, в гибридном потомстве земляникиAnalysis of the inheritance of the marker SCAR-R1A, linked to the Rpf1 red stele root rot resistance gene, in strawberry hybrid progenyhttps://orcid.org/0000-0001-9770-8731ЛыжинА. С.LyzhinA. S.

Александр Сергеевич Лыжин, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

393760, Тамбовская обл., Мичуринск, ул. Мичурина, 30

Alexander S. Lyzhin, Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher

30 Michurina St., Michurinsk, Tambov Province 393760

Ranenburzhetc@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1626-840XЛукъянчукИ. В.Luk’yanchukI. V.

Ирина Васильевна Лукъянчук, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

393760, Тамбовская обл., Мичуринск, ул. Мичурина, 30

Irina V. Luk’yanchuk, Cand. Sci. (Agriculture), Senior Researcher

30 Michurina St., Michurinsk, Tambov Province 393760

irina.lk2011@yandex.ruФедеральный научный центр имени И.В. МичуринаРоссияI.V. Michurin Federal Science CenterRussian Federation2022190420221831208213Copyright © Лыжин А.С., Лукъянчук И.В., 20222022Лыжин А.С., Лукъянчук И.В.Lyzhin A.S., Luk’yanchuk I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1205

Актуальность. Устойчивость к патогенам – важный селекционный признак сорта. Опасным заболеванием земляники является фитофторозная корневая гниль (Phytophthora fragariae var. fragariae Hickman). Выявление закономерностей наследования генетических детерминант устойчивости и идентификация перспективных генотипов является важным этапом селекционной работы по созданию устойчивых к фитофторозу сортов. Цель исследования – выявление закономерностей наследования маркера SCAR-R1A, сцепленного с геном Rpf1 устойчивости к фитофторозной корневой гнили, в гибридном потомстве земляники.Материалы и методы. Объектами исследования служили сорта земляники ‘Былинная’, ‘Олимпийская надежда’, ‘Привлекательная’, ‘Фейерверк’, а также гибридные сеянцы комбинаций скрещивания Былинная × Олимпийская надежда, Былинная × Фейерверк, Олимпийская надежда × Былинная, Привлекательная × Былинная, Фейерверк × Былинная. Для идентификации гена Rpf1 использовали доминантный маркер SCAR-R1A.Результаты и выводы. В гибридной комбинации Былинная × Олимпийская надежда количество сеянцев с предполагаемым аллелем резистентности Rpf1 (маркер SCAR-R1A присутствует) составило 33,3% от общего количества форм, в комбинации Былинная × Фейерверк – 37,2%, комбинации Олимпийская надежда × Былинная – 39,4%, комбинации Привлекательная × Былинная – 39,6%, комбинации Фейерверк × Былинная – 36,2%. Среднее количество сеянцев с аллелем Rpf1 по изучаемым комбинациям скрещивания составило 37,1%. Оценка соответствия фактического расщепления теоретическому по критерию χ2 подтвердила моногенный характер наследования изучаемого признака и соотношение частот наследования маркерных фрагментов гена Rpf1 как 1 : 1, следовательно все идентифицированные сеянцы с предполагаемым аллелем Rpf1 характеризуются гетерозиготным генотипом (Rpf1rpf1). Выявлены перспективные для вовлечения в селекционный процесс гибридные сеянцы земляники: 62-41 (Былинная × Фейерверк), 65-17, 65-24 (Олимпийская надежда × Былинная), 69-29 (Фейерверк × Былинная).

Background. Resistance to pathogens is an important breeding trait of a cultivar. Red stele root rot (Phytophthora fragariae var. fragariae Hickman) is a dangerous root disease. Revealing the patterns of resistance inheritance and identifying promising genotypes is an important stage in the development of strawberry cultivars resistant to red stele root rot. The purpose of the study was to identify patterns of inheritance for the SCAR-R1A marker, linked to the Rpf1 red stele root rot resistance gene, in the strawberry hybrid combinations.Materials and methods. The target materials were the strawberry cultivars ‘Bylinnaya’, ‘Olimpiyskaya Nadezhda’, ‘Privlekatelnaya’ and ‘Feyyerverk’, and hybrid seedlings of the cross combinations Bylinnaya × Olimpiyskaya Nadezhda, Bylinnaya × Feyyerverk, Olimpiyskaya Nadezhda × Bylinnaya, Privlekatelnaya × Bylinnaya, and Feyyerverk × Bylinnaya. The Rpf1 gene was identified with the marker SCAR-R1A.Results and conclusion. For the hybrid combination Bylinnaya × Olimpiyskaya Nadezhda, the percentage of seedlings with an Rpf1 resistance allele was 33.3%. For the combination Bylinnaya × Feyyerverk, their percentage was 37.2%; for Olimpiyskaya Nadezhda × Bylinnaya, 39.4%; for Privlekatelnaya × Bylinnaya, 39.6%; and for Feyyerverk × Bylinnaya, 36.2%. The average percentage of seedlings with an Rpf1 allele for the studied combinations was 37.1%. Assessment of the compliance between the observed segregation and theoretical one according to the χ2  criterion confirmed the monogenic character of the studied trait and the Mendelian ratio of inheritance frequencies for the marker fragments of the Rpf1 gene as 1 : 1. Therefore, all identified seedlings with an Rpf1 allele are characterized by a heterozygous genotype. Strawberry hybrids promising for breeding were identified: 62-41 (Bylinnaya × Feyyerverk), 65-17, 65-24 (Olimpiyskaya Nadezhda × Bylinnaya), and 69-29 (Feyyerverk × Bylinnaya).

молекулярные маркерымаркер-опосредованная селекциягенотипгены устойчивостиmolecular markersmarker-assisted selectiongenotyperesistance genesработа выполнена в рамках Государственного задания согласно тематическому плану ФНЦ имени И.В. Мичурина по проекту№ 0646-2019-0001 «Провести мобилизацию новых генотипов из других регионов произрастания, комплексную оценку генофонда плодовых, ягодных, нетрадиционных, цветочных культур по важнейшим селекционно-значимым признакам и геномный анализ гибридных сеянцев при интрогрессивной гибридизации с целью выделения перспективных генотипов для дальнейшего селекционного использования». Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.the research was performed within the framework of the State Task according to the theme plan of the I.V. Michurin FSC, Project No. 0646-2019-0001 “To conduct mobilization of new genotypes from other growing regions, complex assessment of the gene pools of fruit, berry, non-traditional and flower crops for the most important traits of breeding value, and genomic analysis of hybrid seedlings during introgressive hybridization in order to identify promising genotypes for further breeding”. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this workReferencesAdams T.M., Armitage A.D., Sobczyk M.K., Bates H.J., Tabima J.F., Kronmiller B.A. et al. Genomic investigation of the strawberry pathogen Phytophthora fragariae indicates pathogenicity is associated with transcriptional variation in three key races. Frontiers in Microbiology. 2020;11:490. DOI: 10.3389/fmicb.2020.00490Adams T.M., Armitage A.D., Sobczyk M.K., Bates H.J., Tabima J.F., Kronmiller B.A. et al. Genomic investigation of the strawberry pathogen Phytophthora fragariae indicates pathogenicity is associated with transcriptional variation in three key races. Frontiers in Microbiology. 2020;11:490. DOI: 10.3389/fmicb.2020.00490Baumgartner 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;33:1573-1583. DOI: 10.1007/s11105-015-0858-xBaumgartner 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;33:1573-1583. DOI: 10.1007/s11105-015-0858-xHaymes K.M., Van de Weg W.E., Arens P., Maas J.L., Vosman B., Den Nijs A.P.M. Development of SCAR markers linked to a Phytophthora fragariae resistance gene and their assessment in European and North American strawberry genotypes. Journal of the American Society for Horticultural Science. 2000;125(3):330-339. DOI: 10.21273/JASHS.125.3.330Haymes K.M., Van de Weg W.E., Arens P., Maas J.L., Vosman B., Den Nijs A.P.M. Development of SCAR markers linked to a Phytophthora fragariae resistance gene and their assessment in European and North American strawberry genotypes. Journal of the American Society for Horticultural Science. 2000;125(3):330-339. DOI: 10.21273/JASHS.125.3.330Hughes K.J.D., Inman A.J., Cooke D.E.L. Comparative testing of nested PCR-based methods with bait-plant tests for detecting Phytophthora fragariae var. fragariae in infected strawberry roots from fruit crops in the UK. EPPO Bulletin. 2000;30(3-4):533-538. DOI: 10.1111/j.1365-2338.2000.tb00942.xHughes K.J.D., Inman A.J., Cooke D.E.L. Comparative testing of nested PCR-based methods with bait-plant tests for detecting Phytophthora fragariae var. fragariae in infected strawberry roots from fruit crops in the UK. EPPO Bulletin. 2000;30(3-4):533-538. DOI: 10.1111/j.1365-2338.2000.tb00942.xLuk’yanchuk I.V., Lyzhin A.S., Kozlova I.I. Analysis of strawberry genetic collection (Fragaria L.) for Rca2 and Rpf1 genes with molecular markers. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(7):795-799. DOI: 10.18699/VJ18.423Luk’yanchuk I.V., Lyzhin A.S., Kozlova I.I. Analysis of strawberry genetic collection (Fragaria L.) for Rca2 and Rpf1 genes with molecular markers. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(7):795-799. DOI: 10.18699/VJ18.423Лыжин А.С., Лукьянчук И.В. Анализ полиморфизма генотипов земляники (Fragaria L.) по гену устойчивости к фитофторозной корневой гнили Rpf1 для идентификации перспективных для селекции и садоводства форм. Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя аграрных навук. 2020;58(3):311-320. DOI: 10.29235/1817-7204-2020-58-3-311-320Lyzhin A., Luk’yanchuk I. Analysis of polymorphism of strawberry genotypes (Fragaria L.) according to the strawberry red root spot resistance gene Rpf1 for identification of strawberry forms promising for breeding and horticulture. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series. 2020;58(3):311-320. [in Russian]Lyzhin A., Luk’yanchuk I. Marker-assisted screening of promising forms in the strawberry breeding. E3S Web of Conferences. 2021;254:03002. DOI: 10.1051/e3sconf/202125403002Lyzhin A., Luk’yanchuk I. Marker-assisted screening of promising forms in the strawberry breeding. E3S Web of Conferences. 2021;254:03002. DOI: 10.1051/e3sconf/202125403002Newton A.C., Duncan J.M., Augustin N.H., Guy D.C., Cooke D.E.L. Survival, distribution and genetic variability of inoculum of the strawberry red core pathogen, Phytophthora fragariae var. fragariae, in soil. Plant Pathology. 2010;59(3):472-479. DOI: 10.1111/j.1365-3059.2010.02273.xNewton A.C., Duncan J.M., Augustin N.H., Guy D.C., Cooke D.E.L. Survival, distribution and genetic variability of inoculum of the strawberry red core pathogen, Phytophthora fragariae var. fragariae, in soil. Plant Pathology. 2010;59(3):472-479. DOI: 10.1111/j.1365-3059.2010.02273.xOh Y., Zurn J.D., Bassil N., Edger P.P., Knapp S.J., Whitaker V.M. et al. The strawberry DNA testing handbook. American Society for Hortcultural Science. 2019;54(12):2267-2270. DOI: 10.21273/HORTSCI14387-19Oh Y., Zurn J.D., Bassil N., Edger P.P., Knapp S.J., Whitaker V.M. et al. The strawberry DNA testing handbook. American Society for Hortcultural Science. 2019;54(12):2267-2270. DOI: 10.21273/HORTSCI14387-19Rugienius R., Siksnianas T., Stanys V., Gelvonauskiené D., Bendokas V. Use of RAPD and SCAR markers for identification of strawberry genotypes carrying red stele (Phytophtora fragariae) resistance gene Rpf1. Agronomy Research. 2006;4:335-339Rugienius R., Siksnianas T., Stanys V., Gelvonauskiené D., Bendokas V. Use of RAPD and SCAR markers for identification of strawberry genotypes carrying red stele (Phytophtora fragariae) resistance gene Rpf1. Agronomy Research. 2006;4:335-339Sasnauskas A., Rugienius R., Gelvonauskiené D., Zalunskaitė I., Stanienė G., Siksnianas T. et al. Screening of strawberries with the red stele (Phytophthora fragariae) resistance gene Rpf1 using sequence specific DNA markers. Acta Horticulturae. 2007;760:165-169. DOI: 10.17660/ActaHortic.2007.760.21Sasnauskas A., Rugienius R., Gelvonauskiené D., Zalunskaitė I., Stanienė G., Siksnianas T. et al. Screening of strawberries with the red stele (Phytophthora fragariae) resistance gene Rpf1 using sequence specific DNA markers. Acta Horticulturae. 2007;760:165-169. DOI: 10.17660/ActaHortic.2007.760.21Van de Weg W.E. A gene-for-gene model to explain interactions between cultivars of strawberry and races of Phytophthora fragariae var. fragariae. Theoretical and Applied Genetics. 1997;94(3-4):445-451. DOI: 10.1007/s001220050435Van de Weg W.E. A gene-for-gene model to explain interactions between cultivars of strawberry and races of Phytophthora fragariae var. fragariae. Theoretical and Applied Genetics. 1997;94(3-4):445-451. DOI: 10.1007/s001220050435Whitaker V.M. Applications of molecular markers in strawberry. Journal of Berry Research. 2011;1(3):115-127. DOI: 10.3233/BR-2011-013Whitaker V.M. Applications of molecular markers in strawberry. Journal of Berry Research. 2011;1(3):115-127. DOI: 10.3233/BR-2011-013Xiao J.R., Chung P.C., Wu H.Y., Phan Q.H., Yeh J.L.A., Hou M.T.K. Detection of strawberry diseases using a convolutional neural network. Plants. 2021;10(1):31. DOI: 10.3390/plants10010031Xiao J.R., Chung P.C., Wu H.Y., Phan Q.H., Yeh J.L.A., Hou M.T.K. Detection of strawberry diseases using a convolutional neural network. Plants. 2021;10(1):31. DOI: 10.3390/plants10010031

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