Анализ наследования маркера SCAR-R1A, сцепленного с геном Rpf1 устойчивости к фитофторозной корневой гнили, в гибридном потомстве земляники

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).

1. Adams 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.2020.00490

2. 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;33:1573-1583. DOI: 10.1007/s11105-015-0858-x

3. Haymes 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.125.3.330

4. Hughes 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.x

5. Luk’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/VJ18.423

6. Лыжин 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: 10.29235/1817-7204-2020-58-3-311-320

7. 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/202125403002

8. Newton 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.x

9. Oh 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/HORTSCI14387-19

10. Rugienius 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;4:335-339

11. Sasnauskas 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.2007.760.21

12. Van 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/s001220050435

13. Whitaker V.M. Applications of molecular markers in strawberry. Journal of Berry Research. 2011;1(3):115-127. DOI: 10.3233/BR-2011-013

14. Xiao 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