Генетическое разнообразие дикорастущих видов и сортов земляники по гену FanAAMT ароматического комплекса плодов

Актуальность. Важной потребительской характеристикой плодов земляники является их аромат. Значительный вклад в формирование аромата плодов земляники вносит метилантранилат. Содержание метилантранилата в плодах земляники контролируется геном FanAAMT (метилтрансфераза антраниловой кислоты). Идентификация генетических детерминант данного признака позволяет вести целенаправленный отбор перспективных форм на основе диагностических ДНК-маркеров. Целью настоящего исследования являлось изучение аллельного разнообразия гена аромата плодов FanAAMT у дикорастущих видов и сортов земляники для выявления перспективных генотипов.
Материалы и методы. Объектами исследования являлись дикорастущие виды рода Fragaria L., сорта земклуники (F. × anaschata Kantor) и сорта земляники садовой (F. × ananassa Duch.), интродуцированные из различных эколого-географических регионов произрастания. Для идентификации гена FanAAMT использовали маркер FanAAMT.
Результаты и выводы. В анализируемой коллекции генотипов земляники ген FanAAMT идентифицирован у 36,4% форм, в том числе – у дикорастущих видов F. moschata Duch., F. vesca L., F. virginiana subsp. platypetala (Rydb.) Staudt и сорта земклуники ‘Купчиха’. Среди проанализированных сортов земляники садовой ген FanAAMT выявлен у 31,6% образцов, при этом среди отечественных сортов ген FanAAMT идентифицирован у 27,3% форм, среди зарубежных – у 37,5% форм. Перспективными источниками высокого содержания метилантранилата в плодах являются дикорастущие виды F. vesca, F. moschata и F. virginiana subsp. platypetala, сорт земклуники ‘Купчиха’, а также сорта земляники садовой отечественной (‘Былинная’, ‘Зенит’, ‘Ласточка’, ‘Незнакомка’, ‘Фейерверк’, ‘Царскосельская’) и зарубежной (‘Karmen’, ‘Ostara’, ‘Samson’, ‘Symphony’, ‘Troubadour’, ‘Vima Tarda’) селекции, у которых идентифицирован функциональный аллель гена FanAAMT.  У остальных изученных генотипов земляники маркер FanAAMT отсутствует, что, предположительно, свидетельствует об отсутствии гена FanAAMT.

1. Aharoni A., Giri A.P., Verstappen F.W.A., Bertea C.M., Sevenier R., Sun Z. et al. Gain and loss of fruit flavor compounds produced by wild and cultivated strawberry species. Plant Cell. 2004;16(11):3110-3131. DOI: 10.1105/tpc.104.023895

2. Bianchi G., Lucchi P., Maltoni M.L., Fagherazzi A.F., Baruz zi G. Analysis of aroma compounds in new strawberry advanced genotypes. Acta Horticulturae. 2017;1156:673-678. DOI: 10.17660/ActaHortic.2017.1156.98

3. Cumplido-Laso G., Medina-Puche L., Moyano E., Hoffmann T., Sinz Q., Ring L. et al. The fruit ripening-related gene FaAAT2 encodes an acyl transferase involved in strawberry aroma biogenesis. Journal of Experimental Botany. 2012;63(11):4275-4290. DOI: 10.1093/jxb/ers120

4. Hancock J.F., Callow P.W., Serçe S., Son P.Q. Variation in the horticultural characteristics of native Fragaria virginiana and F. chiloensis from North and South America. Journal of the American Society for Horticultural Science. 2003;128(2):201-208. DOI: 10.21273/JASHS.128.2.0201

5. Hirvi T., Honkanen E. The volatiles of two new strawberry cultivars, “Annelie” and “Alaska Pioneer”, obtained by backcrossing of cultivated strawberries with wild strawberries, Fragaria vesca Rügen and Fragaria virginiana. Zeitschrift für Lebensmittel-Untersuchung und Forschung. 1982;175(2):113-118. DOI: 10.1007/BF01135046

6. Lei J., Dai H., Deng M., Wu L., Hu W. Studies on the interspecific hybridization in the genus Fragaria. Acta Horticulturae Sinica. 2002;29(6):519-523.

7. Liston A., Cronn R., Ashman T.L. Fragaria: A genus with deep historical roots and ripe for evolutionary and ecological insights. American Journal of Botany. 2014;101(10):1686-1699. DOI: 10.3732/ajb.1400140

8. 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

9. Negri A.S., Allegra D., Simoni L., Rusconi F., Tonelli C., Espen L. et al. Comparative analysis of fruit aroma patterns in the domesticated wild strawberries “Profumata di Tortona” (F. moschata) and “Regina delle Valli” (F. vesca). Frontiers in Plant Science. 2015;6:56. DOI: 10.3389/fpls.2015.00056

10. Noguchi Y., Mochizuki T., Sone K. Breeding of a new aromatic strawberry by interspecific hybridization Fragaria × ananasa × F. nilgerrensis. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science. 2002;71(2):208-213. DOI: 10.2503/jjshs.71.208

11. Pillet J., Chambers A.H., Barbey C., Bao Z., Plotto A., Bai J. et al. Identification of a methyltransferase catalyzing the final step of methyl anthranilate synthesis in cultivated strawberry. BMC Plant Biology. 2017;17(1):147. DOI: 10.1186/s12870-017-1088-1

12. Schwieterman M.L., Colquhoun T.A., Jaworski E.A., Bartoshuk L.M., Gilbert J.L., Tieman D.M. et al. Strawberry flavor: Diverse chemical compositions, a seasonal influence, and effects on sensory perception. PloS One. 2014;9(2):e88446. DOI: 10.1371/journal.pone.0088446

13. Song C., Hong X., Zhao S., Liu J., Schulenburg K., Huang F.C. et al. Glucosylation of 4-hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanone, the key strawberry flavor compound in strawberry fruit. Plant Physiology. 2016;171(1):139-151. DOI: 10.1104/pp.16.00226

14. Ulrich D., Hoberg E., Rapp A., Kecke S. Analysis of strawberry flavour –discrimination of aroma types by quantification of volatile compounds. Zeitschrift für Lebensmitteluntersuchung und Forschung. 1997;205(3):218-223. DOI: 10.1007/s002170050154

15. Ulrich D., Komes D., Olbricht K., Hoberg E. Diversity of aroma patterns in wild and cultivated Fragaria accessions. Genetic Resources and Crop Evolution. 2007;54(6):1185-1196. DOI: 10.1007/s10722-006-9009-4

16. Ulrich D., Olbricht K. A search for the ideal flavor of strawberry – Comparison of consumer acceptance and metabolite patterns in Fragaria × ananassa Duch. Journal of Applied Botany and Food Quality. 2016;89:223-234. DOI: 10.5073/JABFQ.2016.089.029

17. Urrutia M., Rambla J.L., Alexiou K.G., Granell A., Monfort A. Genetic analysis of the wild strawberry (Fragaria vesca) volatile composition. Plant Physiology and Biochemistry. 2017;121:99-117. DOI: 10.1016/j.plaphy.2017.10.015

18. Zorrilla-Fontanesi Y., Rambla J.L., Cabeza A., Medina J.J., Sánchez-Sevilla J.F., Valpuesta V. et al. Genetic ana lysis of strawberry fruit aroma and identification of O-methyltransferase FaOMT as the locus controlling natural variation in mesifurane content. Plant Physiology. 2012;159(2):851-870. DOI: 10.1104/pp.111.188318

19. Зубов А.А. Теоретические основы селекции земляники. Мичуринск: ВНИИГиСПР; 2004.