Устойчивость сортов и гибридов коллекции картофеля ВИР к северо-западной популяции Phytophthora infestans

   Актуальность. Phytophthora infestans (Mont.) de Bary – широко известный патоген, поражающий растения картофеля. В результате изменений, произошедших в популяциях патогена, фитофтороз остается трудным для фитосанитарного контроля. Экономические потери обусловлены чувствительностью к патогену как ботвы, так и клубней, причем эти признаки часто не связаны. Число возделываемых сортов, устойчивых к P. infestans, все еще недостаточно для того, чтобы снизить потери урожая.

   Материал и методы. В полевых и лабораторных опытах по устойчивости к фитофторозу оценили 682 сорта и 20 гибридных клонов из коллекции картофеля ВИР. Оценку осуществляли с использованием общепринятых методов. При изучении устойчивости растений как в поле, так и при искусственном заражении использовали шкалу от 1 до 9 баллов, где балл 9 означает устойчивость.

   Результаты. Полученные результаты указывают на высокий инфекционный фон, сложившийся на протяжении четырех полевых сезонов. Проявление симптомов болезни на ботве варьировало от 1 до 8 баллов. Доля сортов с сильным поражением ботвы варьировала по годам от 55 % до 66 %. Сорта с умеренной чувствительностью составляли от 17 % до 23 %. Совместимость с местной популяцией P. infestans в течение четырех полевых сезонов у большого числа сортов различного происхождения свидетельствует о чрезвычайно жестком инфекционном фоне. В результате оценки выделены сорта, проявившие высокую (баллы 7–8) и умеренную (балл 6) устойчивость. В 2020–2023 гг. часть устойчивых сортов, выделенных нами ранее (2017–2019 гг.), переместилась в группу умеренно чувствительных и чувствительных. В лабораторных опытах выявили генотипы, устойчивые к фитофторозу клубней.

1. Амелюшкина Т.А. Оценка сортов картофеля по комплексу хозяйственно-ценных признаков в питомнике экологического испытания. Владимирский земледелец. 2019;(3):35-38. DOI: 10.24411/2225-2584-2019-10079

2. Antonova O.Y., Klimenko N.S., Evdokimova Z.Z., Kostina L.I., Gavrilenko T.A. Finding RB/Rpi-blb1/Rpi-sto1-like sequences in conventionally bred potato varieties. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(6):693-702. DOI: 10.18699/VJ18.412

3. Beketova M.P., Chalaya N.A., Zoteyeva N.M., Gurina A.A., Kuznetsova M.A., Armstrong M. et al. Combination breeding and marker-assisted selection to develop late blight resistant potato cultivars. Agronomy. 2021;11:2192. DOI: 10.20944/preprints202110.0209.v1

4. Bradshaw J.E., Stewart H.E., Wastie R.L., Dale M.F., Phillips M.S. Use of seedling progeny tests for genetical studies as part of a potato (Solanum tuberosum subsp. tuberosum) breeding programme. Theoretical and Applied Genetics. 1995;90(6):899-905. DOI: 10.1007/BF00222029

5. Cooke D.E.L., Cano L.M., Raffaele S., Bain R.A., Cooke L.R., Etherington G.J. et al. Genome analyses of an aggressive and invasive lineage of the Irish potato famine pathogen. PLoS Pathogens. 2012;8(10):1002940. DOI: 10.1371/journal.ppat.1002940

6. Cooke L.R., Schepers H.T.A.M., Hermansen A., Bain R.A., Bradshaw N.J., Ritchie F. et al. Epidemiology and integrated control of potato late blight in Europe. Potato Research. 2011;54(2):183-222. DOI: 10.1007/s11540-011-9187-0

7. Dangl J.L., Jones J.D. Plant pathogens and integrated defence responses to infection. Nature. 2001;411(6839):826-833. DOI: 10.1038/35081161

8. Elansky S., Pobedinskaya M.A., Kokaeva L., Statsyuk N., Dyakov Y.T. Phytophthora infestans populations from the European part of Russia: genotypic structure and metalaxyl resistance. Journal of Plant Pathology. 2015;97(3):449-456. URL: https://www.researchgate.net/publication/284428436_Phytophthora_infestans_populations_from_the_European_part_of_Russia_genotypic_structure_and_metalaxyl_resistance

9. Fry W. Phytophthora infestans: the plant (and R gene) destroyer. Molecular Plant Pathology. 2008;9(3):385-402. DOI: 10.1111/j.1364-3703.2007.00465.x

10. Гавриленко Т.А., Клименко Н.С., Антонова О.Ю., Лебедева В.А., Евдокимова З.З., Гаджиев Н.М. и др. Молекулярный скрининг сортов и гибридов картофеля северо-западной зоны Российской Федерации. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(1):35-45. DOI: 10.18699/VJ18.329

11. Gebhardt C., Ballvora A., Walkemeier B., Oberhageman P., Schüler K. Assessing genetic potential in germplasm collections of crop plants by market-trait association: A case study for potatoes with quantitative variation of resistance to late blight and maturity type. Molecular Breeding. 2004;13(1):93-102. DOI: 10.1023/B:MOLB.0000012878.89855.df

12. Gebhardt C., Valkonen J.P.T. Organization of genes controlling disease resistance in the potato genome. Annual Review of Phytopathology. 2001;39(1):79-102. DOI: 10.1146/annurev.phyto.39.1.79

13. Haas B.J., Kamoun S., Zody M.C., Jiang R.H.Y., Handsaker R.E., Cano L.M. et al. Genome sequence and analysis of the Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans. Nature. 2009;461(7262):393-398. DOI: 10.1038/nature08358

14. Haverkort A.J., Boonekamp P.M., Hutten R., Jacobsen E., Lotz L.A.P., Kessel G.J.T. et al. Durable late blight resistance in potato through dynamic varieties obtained by cisgenesis: scientific and societal advances in the DuRPh Project. Potato Research. 2016;59(1):35-66. DOI: 10.1007/s11540-015-9312-6

15. Haynes K.G., Christ B.J., Vinyard B.T. Determining the importance of combining ability for late blight resistance in early generations of potato breeding when susceptible clones are discarded. American Journal of Potato Research. 2008;85(6):445-454. DOI: 10.1007/s12230-008-9051-1

16. Inglis D.A., Johnson D.A., Legard D.E., Fry W.E., Hamm P.B. Relative resistances of potato clones in response to new and old populations of Phytophthora infestans. Plant Disease. 1996;80(5):575-578.

17. Lebecka R.M., Sobkowiak S., Zimnoch-Guzowska E. Resistance of potato tubers to a highly aggressive isolate of Phytophthora infestans in relation to tuber age. Potato Research. 2006;49(2):99-107. DOI: 10.1007/s11540-006-9009-y

18. Milczarek D., Plich J., Tatarowska B., Flis B. Early selection of potato clones with resistance genes: the relationship between combined resistance and agronomical characteristics. Breeding Science. 2017;67(4):416-420. DOI: 10.1270/jsbbs.17035

19. Plich J., Tatarowska B., Lebecka R., Śliwka J., Zimnoch-Guzowska E., Flis B. R2-like gene contributes to resistance to Phytophthora infestans in Polish potato cultivar Bzura. American Journal of Potato Research. 2015;92(3):350-358. DOI: 10.1007/s12230-015-9437-9

20. Rietman H., Bijsterbosch G., Cano L.M., Lee H.R., Vossen J.H., Jacobsen E. et al. Qualitative and quantitative late blight resistance in the potato cultivar Sarpo Mira is determined by the perception of five distinct RXLR effectors. Molecular Plant–Microbe Interactions. 2012;25(7):910-919. DOI: 10.1094/MPMI-01-12-0010-R

21. Rogozina E.V., Beketova M.P., Muratova O.A., Kuznetsova M.A., Khavkin E.E. Stacking resistance genes in multiparental interspecific potato hybrids to anticipate late blight outbreaks. Agronomy. 2021;11(1):115. DOI: 10.3390/agronomy11010115

22. Рогозина Е.В., Чалая Н.А., Кузнецова М.А., Демидова В.Н., Рогожин А.Н., Сметанина Т.И. и др. Устойчивые к фитофторозу гибридные клоны картофеля в коллекции генетических ресурсов растений ВИР. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(3):278-292. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-3-278-292

23. Runno-Paurson E., Agho C.A., Zoteyeva N., Koppel M., Hansen M., Hallikma T. et al. Highly diverse Phytophthora infestans populations infecting potato crops in Pskov region, North-West Russia. Journal of Fungi. 2022;8(5):472. DOI: 10.3390/jof8050472

24. Stefańczyk E., Plich J., Janiszewska M., Smyda-Dajmund P., Śliwka J. Marker-assisted pyramiding of potato late blight resistance genes Rpi-rzc1 and Rpi-phu1 on di- and tetraploid levels. Molecular Breeding. 2020;40(9):89. DOI: 10.1007/s11032-020-01169-x

25. Tan M.Y.A., Hutten R.C.B., Visser R.G.F., van Eck H.J. The effect of pyramiding Phytophthora infestans resistance genes Rpi-mcd1 and Rpi-ber in potato. Theoretical and Applied Gene tics. 2010;121(1):117-125. DOI: 10.1007/s00122-010-1295-8

26. Tiwari J.K. Potato improvement in the post-genomics era. Boca Raton, FL: CRC Press; 2022. DOI: 10.1201/9781003260233

27. Tomczyńska I., Stefańczyk E., Chmielarz M., Karasiewicz B., Kamiński P., Jones J.D.G. et al. A locus conferring effective late blight resistance in potato cultivar Sárpo Mira maps to chromosome XI. Theoretical and Applied Genetics. 2014;127(3):647-657. DOI: 10.1007/s00122-013-2248-9

28. Широкий унифицированный классификатор СЭВ видов картофеля секции Tuberarium (Dun.) Buk. рода Solanum L. Ленинград: ВИР; 1977.

29. Van Der Plank J.E. Stability of resistance to Phytophthora infestans in cultivars without R genes. Potato Research. 1971;14(4):263-270. DOI: 10.1007/BF02355989

30. White S., Shaw D. The usefulness of late-blight resistant Sárpo cultivars – a case study. Acta Horticulturae. 2009;834:161-166. DOI: 10.17660/ActaHortic.2009.834.17

31. Zhu X., Richael C., Chamberlain P., Busse J.S., Bussan A.J., Jiang J. et al. Vacuolar invertase gene silencing in potato (Solanum tuberosum L.) improves processing quality by decreasing the frequency of sugar-end defects. PLoS One. 2014;9(4):93381. DOI: 10.1371/journal.pone.0093381

32. Зотеева Н.М., Антонова О.Ю., Клименко Н.С., Гавриленко Т.А. Маркеры генов устойчивости к фитофторозу, Y вирусу картофеля и золотистой картофельной нематоде у перспективных клонов межвидовых гибридов картофеля. Биотехнология и селекция растений. 2022;5(1):5-16). DOI: 10.30901/2658-6266-2022-1-o1

33. Зотеева Н.М., Косарева О.С. Оценка устойчивости сортов картофеля из коллекции ВИР к Phytophthora infestans в лабораторном изучении. Вестник защиты растений. 2021;104(2):113-119. DOI: 10.31993/2308-6459-2021-104-2-14616

34. Зотеева Н.М., Косарева О.С., Евдокимова З.З. Поиск устойчивого к фитофторозу исходного материала для селекции среди сортов и клонов картофеля. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017;178(4):120-126. DOI: 10.30901/2227-8834-2017-4-119-126

35. Зотеева Н.М., Зимнох-Гузовска Е.М. Новый метод изучения устойчивости клубней картофеля к фитофторозу. Микология и фитопатология. 2004;38(1):89-93.