Выявление гибридов Solanum tuberosum с высоким уровнем устойчивости к фитофторозу

Изучение генетического разнообразия картофеля на основе использования традиционных и современных молекулярно-генетических методов идентификации ценных генов позволяет ускорить выделение нужных генотипов с комплексом хозяйственно полезных признаков для использования в селекции. В данной работе по результатам многолетнего изучения 200 образцов питомника фитофтороустойчивых гибридов из генетической коллекции был выделен 31 образец со стабильно высоким проявлением признака по годам. Оценка производилась в полевых условиях и методом искусственного заражения клубней и листьев. Было определено наличие маркеров генов устойчивости методом ПЦР. По результатам проведенных испытаний данные образцы отличались высоким уровнем устойчивости листьев и клубней, характеризуются высоким уровнем ряда других селекционно значимых признаков. При этом отобранные образцы имели до 4 маркеров Rpi-генов, обусловливающих вертикальную устойчивость генотипов. Выявленные образцы могут быть использованы в селекционном процессе в качестве доноров высокого уровня устойчивости к фитофторозу.

1. Ristaino J.B. Tracking historic migrations of the Irish potato famine pathogen, Phytophthora infestans. Microbes and Infection. 2002; 4(13): 1369–1377. https://doi.org/10.1016/s1286-4579(02)00010-2

2. Dong S.-m., Zhou S.-q. Potato late blight caused by Phytophthora infestans: From molecular interactions to integrated management strategies. Journal of Integrative Agriculture. 2022; 21(12): 3456–3466. https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.08.060

3. Kamoun S. et al. The Top 10 oomycete pathogens in molecular plant pathology. Molecular Plant Pathology. 2015; 16(4): 413–434. https://doi.org/10.1111/mpp.12190

4. Karki H.S., Halterman D.A. Phytophthora infestans (Late blight) Infection Assay in a Detached Leaf of Potato. Bio-protocol. 2021; 11(4): e3926 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.3926

5. Lin X. et al. A potato late blight resistance gene protects against multiple Phytophthora species by recognizing a broadly conserved RXLR-WY effector. Molecular Plant. 2022; 15(9): 1457–1469. https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.07.012

6. Stewart H.E., Bradshaw J.E., Pande B. The effect of the presence of R‐genes for resistance to late blight (Phytophthora infestans) of potato (Solanum tuberosum) on the underlying level of field resistance. Plant Pathology. 2003; 52(2): 193–198. https://doi.org/10.1046/j.1365-3059.2003.00811.x

7. Paluchowska P., Śliwka J., Yin Z. Late blight resistance genes in potato breeding. Planta. 2022; 255(6): 127. https://doi.org/10.1007/s00425-022-03910-6

8. Blatnik E., Horvat M., Berne S., Humar M., Dolničar P., Meglič V. Late Blight Resistance Conferred by Rpi-Smira2/R8 in Potato Genotypes In Vitro Depends on the Genetic Background. Plants. 2022; 11(10): 1319. https://doi.org/10.3390/plants11101319

9. Sokolova E. et al. SCAR markers of the R-genes and germplasm of wild Solanum species for breeding late blight-resistant potato cultivars. Plant Genetic Resources. 2011; 9(2): 309–312. https://doi.org/10.1017/S1479262111000347

10. Kim H.-J. et al. Broad spectrum late blight resistance in potato differential set plants MaR8 and MaR9 is conferred by multiple stacked R genes. Theoretical and Applied Genetics. 2012; 124(5): 923–935. https://doi.org/10.1007/s00122-011-1757-7

11. Wang M., Allefs S., van den Berg R.G., Vleeshouwers V.G.A.A., van der Vossen E.A.G., Vosman B. Allele mining in Solanum: conserved homologues of Rpi-blb1 are identified in Solanum stoloniferum. Theoretical and Applied Genetics. 2008; 116(7): 933–943. https://doi.org/10.1007/s00122-008-0725-3

12. Rietman H. 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. https://doi.org/10.1094/MPMI-01-12-0010-R

13. Zhu S., Li Y., Vossen J.H., Visser R.G.F., Jacobsen E. Functional stacking of three resistance genes against Phytophthora infestans in potato. Transgenic Research. 2012; 21(1): 89–99. https://doi.org/10.1007/s11248-011-9510-1

14. Королева А.К., Деревягина М.К., Бирюкова В.А., Поливанова О.Б., Казаков О.Г. Оценка устойчивости перспективных гибридов цветного картофеля к фитофторозу. Аграрный вестник Урала. 2024; 24(3): 319‒337. https://doi.org/10.32417/1997-4868-2024-24-03-319-337

15. Gao L., Bradeen J.M. Contrasting Potato Foliage and Tuber Defense Mechanisms against the Late Blight Pathogen Phytophthora infestans. PLoS ONE. 2016; 11(7): e0159969. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0159969

16. Фадина О.А. и др. Упреждающая селекция: использование молекулярных маркеров при создании доноров устойчивости картофеля (Solanum tuberosum L.) к фитофторозу на основе сложных межвидовых гибридов. Сельскохозяйственная биология. 2017; 52(1): 84‒94. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.1.84rus

17. Gastelo M., Perez W., Quispe K., Pozo V. Phenotypic Stability and Correlation for Late Blight Resistance in Advanced Potato Clones Under Field and Controlled Conditions. American Journal of Potato Research. 2022; 99(2): 150–159. https://doi.org/10.1007/s12230-022-09861-8

18. Sorensen P.L., Christensen G., Karki H.S., Endelman J.B. A KASP Marker for the Potato Late Blight Resistance Gene RB/Rpi-blb1. American Journal of Potato Research. 2023; 100(3): 240–246. https://doi.org/10.1007/s12230-023-09914-6

19. Rakosy-Tican E. et al. Introgression of Two Broad-Spectrum Late Blight Resistance Genes, Rpi-Blb1 and Rpi-Blb3, From Solanum bulbocastanum Dun Plus Race-Specific R Genes Into Potato Pre-breeding Lines. Frontiers in Plant Science. 2020; 11: 699. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00699

20. Gebhardt C., Ballvora A., Walkemeier B., Oberhagemann P., Schüler K. Assessing genetic potential in germplasm collections of crop plants by marker-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. https://doi.org/10.1023/B:MOLB.0000012878.89855.df

21. Соколова E.A., Бекетова М.П., Хавкин Э.Е. ДНК-маркеры генов R1 и R3 как предикторы устойчивости к фитофторозу картофеля. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2010; (5): 15‒16. https://elibrary.ru/lmyvef

22. Sharma R. et al. Identification of elite potato genotypes possessing multiple disease resistance genes through molecular approaches. Scientia Horticulturae. 2014; 179: 204–211. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.09.018