Аннотация. Картофель с пигментированной мякотью содержит антоцианы и другие фенольные соединения, которые обладают антиоксидантной активностью и оказывают благоприятное влияние на здоровье человека. Питательная ценность и другие потребительские качества доступных сортов картофеля должны сочетаться с устойчивостью к различным инфекциям, прежде всего к фитофторозу, который приводит к значительным потерям урожая и существенным затратам на химическую защиту. Целью данной работы являлась оценка устойчивости к фитофторозу 46 перспективных гибридов картофеля с различным паттерном пигментации как в полевых условиях, так и лабораторными методами, включая молекулярный скрининг. В задачи данного исследования входило получение перспективных гибридов цветного картофеля, характеризующихся совокупностью хозяйственно полезных признаков, лабораторная и полевая оценка устойчивости листьев и клубней к возбудителю фитофтороза Phytophthora infestans, а также молекулярный скрининг маркеров генов устойчивости к фитофторозу (Rpi-генов). Получение, выращивание и оценка гибридного материала производилась по стандартным методиками. Полевая и лабораторная устойчивость листьев и клубней оценивалась по 9-балльной шкале. Молекулярный скрининг осуществлялся при помощи ПЦР-анализа. Научная новизна работы заключается в том, что впервые была произведена комплексная оценка устойчивости к фитофторозу гибридного материала цветного картофеля, полученного на территории Российской Федерации. Согласно полученным результатам, исследованные образцы продемонстрировали высокий уровень устойчивости клубней и листьев в полевых условиях и лабораторных испытаниях. Однако не было выявлено зависимости между лабораторной или полевой устойчивостью и наличием маркеров Rpi-генов, что может быть связано с влиянием множества независимых факторов, обуславливающих горизонтальную устойчивость.
картофель, фитофтороз, горизонтальная устойчивость, Rpi-гены, молекулярные маркеры, антоцианы
1. Eichhorn C., Winterhalter P, Anthocyanins from pigmented potato (Solanum tuberosum L.) varieties // Food Research International. 2005. No. 38. Pp. 943–948. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodres.2005.03.011.
2. Поливанова О. Б., Гинс Е. М. Антиоксидантная активность пигментированного картофеля (Solanum tuberosum L.), содержание антоцианов, их биосинтез и физиологическая роль // Овощи России. 2019. № 6 (50). С. 84–90. DOI:https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-6-84-90.
3. Jo K. R., Kim C. J, Kim S. J., Kim T. Y., Bergervoet M., Jongsma M. A., Visser R. G., Jacobsen E., Vossen J. H. Development of late blight resistant potatoes by cisgene stacking // BMC Biotechnology. 2014. No. 14. Article number 50. DOI:https://doi.org/10.1186/1472-6750-14-50.
4. Rogozina E. V., Gurina A. A., Chalaya N. A., Zoteyeva N. M., Kuznetsova M. A., Beketova M. P., Muratova O. A., Sokolova E. A., Drobyazina P. E., Khavkin E. E. Diversity of Late Blight Resistance Genes in the VIR Potato Collection // Plants. 2023. No. 12 (2). Article number 273. DOI:https://doi.org/10.3390/plants12020273.
5. Haverkort A. J., Boonekamp P. M., Hutten R., Jacobsen E., Lotz L. A. P., Kessel G. J. T., Vossen J. H., Visser R. G. F. Durable late blight resistance in potato through dynamic varieties obtained by cisgenesis: scientific and societal advances in the DuRPh project // Potato Research. 2016. No. 59. Pp. 35–66. DOI:https://doi.org/10.1007/s11540-015-9312-6.
6. Paluchowska P., Śliwka J., Yin Z. Late blight resistance genes in potato breeding // Planta. 2022. No. 255. Article number 127. DOI:https://doi.org/10.1007/s00425-022-03910-6.
7. Meade F., Hutten R., Wagener S., Prigge V., Dalton E., Kirk H. G., Griffin D., Milbourne D. Detection of novel QTLs for late blight resistance derived from the wild potato species Solanum microdontum and Solanum pampasense // Genes. 2020. No. 11 (7). Article number 732. DOI:https://doi.org/10.3390/genes11070732.
8. Tiwari J. K., Rawat S., Luthra S. K., Zinta R., Sahu S., Varshney S., Kumar V., Dalamu D., Mandadi N., Kumar M., Chakrabarti S. K., Rao A. R., Rai A. Genome sequence analysis provides insights on genomic variation and late blight resistance genes in potato somatic hybrid (parents and progeny) // Molecular Biology Reports. 2021. No. 48 (1). Pp. 623–635. DOI:https://doi.org/10.1007/s11033-020-06106-x.
9. Kieu N. P., Lenman M., Wang E. S., Petersen B. L., Andreasson E. Mutations introduced in susceptibility genes through CRISPR/Cas9 genome editing confer increased late blight resistance in potatoes // Scientific Reports. 2021. No. 11. Article number 4487. DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-021-83972-w.
10. Hegde N., Joshi S., Soni N., Kushalappa A. C. The caffeoyl-CoA O-methyltransferase gene SNP replacement in Russet Burbank potato variety enhances late blight resistance through cell wall reinforcement // Plant Cell Reports. 2021. No. 40 (1). Pp. 237–254. DOI:https://doi.org/10.1007/s00299-020-02629-6.
11. Angmo D., Sharma S. P., Kalia A. Breeding strategies for late blight resistance in potato crop: recent developments // Molecular Biology Reports. 2023. No. 50 (9). Pp. 7879–7891. DOI:https://doi.org/10.1007/s11033-023-08577-0.
12. Duan Y., Duan S., Xu J., Zheng J., Hu J., Li X., Li B., Li G., Jin L. Late blight resistance evaluation and genome-wide assessment of genetic diversity in wild and cultivated potato species // Frontiers in Plant Science. 2021. No. 12. Article number 710468. DOI:https://doi.org/10.3389/fpls.2021.710468.
13. Cucak M., de Andrade Moral R., Fealy R., Lambkin K., Kildea S. Opportunities for improved potato late blight management in the republic of ireland: field evaluation of the modified irish rules crop disease risk prediction model // Phytopathology. 2021. No. 111 (8). Pp. 1349–1360. DOI:https://doi.org/10.1094/PHYTO-01-20-0011-R.
14. Dalamu, Tiwari J. K., Bairwa A., Bhatia N., Zinta R., Kaushal N., Kumar V., Sharma A. K., Sharma S., Choudhary B., Luthra S. K., Buckseth T., Singh R. K., Thakur A. K., Kumar M., Kumar D. Resistance evaluation for native potato accessions against late blight disease and potato cyst nematodes by molecular markers and phenotypic screening in India // Life. 2022. No. 13 (1). Article number 33. DOI:https://doi.org/10.3390/life13010033.
15. Perez W., Alarcon L., Rojas T., Correa Y., Juarez H., Andrade-Piedra J. L., Anglin N. L., Ellis D. Screening south american potato landraces and potato wild relatives for novel sources of late blight resistance // Plant Disease. 2022. No. 106 (7). Pp. 1845–1856. DOI:https://doi.org/10.1094/PDIS-07-21-1582-RE.
16. Дзедаев Х. Т., Газданова И. О., Бекмурзов Б. В. Биологическая борьба с фитофторозом картофеля, вызываемым Phytophthora infestans // Аграрный вестник Урала. 2023. Т. 23, № 09. С. 2‒10.
17. Симаков Е. А. Склярова Н. П., Яшина И. М. Методические указания по технологии селекционного процесса картофеля. Москва: Достижения науки и техники АПК, 2006. 70 с.
18. Барков В. А. Методика исследований по защите картофеля от болезней, вредителей, сорняков и иммунитету. Москва: ВНИИКХ, 1995. 108 с.
19. Зотеева Н., Зимнох-Гузовска Е. Новый метод оценки устойчивости клубней картофеля к фитофторозу // Микология и фитопатология. 2004. Т. 38, № 1. С. 89–93.
20. 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. No. 11 (10). Article number 1319. DOI:https://doi.org/10.3390/plants11101319.
21. Sokolova E., Pankin A., Beketova M., Kuznetsova M., Spiglazova S., Rogozina E., Yashina I., Khavkin E. SCAR markers of the R-genes and germplasm of wild Solanum species for breeding late blight-resistant potato cultivars // Plant Genetic Resources. 2011. No. 9 (2). Pp. 309–312. DOI:https://doi.org/10.1017/S1479262111000347.
22. Kim H. J., Lee H. R., Jo K. R. 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. No. 124. Pp. 923–935. DOI:https://doi.org/10.1007/s00122-011-1757-7.
23. Wang M., Allefs S., van den Berg R. G., Vleeshouwers V. G., van der Vossen E. A., Vosman B. Allele mining in Solanum: conserved homologues of Rpi-blb1 are identified in Solanum stoloniferum // Theoretical and Applied Genetics. 2008. Vol. 116. Pp. 933–943. DOI:https://doi.org/10.1007/s00122-008-0725-3.
24. Rietman H., Bijsterbosch G., Cano L. M., Lee H. R., Vossen J. H., Jacobsen E., Visser R. G., Kamoun S., Vleeshouwers V. G. 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. No. 25 (7). Pp. 910–919. DOI:https://doi.org/10.1094/MPMI-01-12-0010-R.
25. Zhu S., Li Y., Vossen J. H., Visser R. F., Jacobsen E. Functional stacking of three resistance genes against Phytophthora infestans in potato // Transgenic Research. 2012. No. 21. Pp. 89–99. DOI:https://doi.org/10.1007/s11248-011-9510-1.
26. Sagai-Maroof M. A., Soliman K. M., Jorgensen R. A., Allard R. W. Ribosomal DNA spacer-length polymorphism in barley: mendelian inheritance, chromosomal location, and population dynamics // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1984. No. 81. Pр. 8014–8018. DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.81.24.8014.
27. Sharma B. P., Gregory A. F., Hira K. M., Sundar M. S., Resham B. T. Determination of Resistance to Phytophthora Infestans on Potato Plants in Field, Laboratory and Greenhouse Conditions // Journal of Agricultural Science. 2013. No. 5 (5). Pp. 148–157. DOI:https://doi.org/10.5539/jas.v5n5p148.
28. Будин К. З. Генетические основы селекции картофеля. Ленинград: Агропромиздат, 1986. С. 61–66.
29. Фадина О. А., Бекетова М. П., Соколова Е. А., Кузнецова М. А., Сметанина Т. И., Рогозина Е. В., Хавкин Э. Е. Упреждающая селекция: использование молекулярных маркеров при создании доноров устойчивости картофеля (Solanum tuberosum L.) к фитофторозу на основе сложных межвидовых гибридов // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52, № 1. С. 84–94. DOI:https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.1.84rus.
30. Fry W. E. Phytophthora infestans: New tools (and old ones) lead to new understanding and precision management // Annual Review of Phytopathology. 2016. No. 54. Pp. 529–547. DOI:https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-080615-095951.
31. Gastelo M., Perez W., Quispe K. et al. Phenotypic stability and correlation for late blight resistance in advanced potato clones under field and controlled conditions // American Journal of Potato Research. 2022. No. 99. Pp. 150–159. DOI:https://doi.org/10.1007/s12230-022-09861-8.
32. Mahfouze H. A., El-Sayed O. E., Mahfouze S. A. Characterization of resistance genes to late blight (Phytophthora infestants) in potato by marker-assisted selection // Journal of Applied Biology & Biotechnology. 2023. No. 11 (2). Pp. 178–186. DOI:https://doi.org/10.7324/JABB.2023.110218.
