ДНК-технологии (молекулярное маркирование) в селекции риса и семеноводстве овощных культур

Цель: разработать комплексную систему идентификации генов устойчивости к био- и абиотическим стрессорам у риса для ускоренной селекции, изучения генетичсекой структуры грибного фитопатогена Pyricularia oryzae Cav. и оценки уровня гибридности овощных культур для их эффективного семеноводства. Введены гены устойчивости к пирикуляриозу Pi-1, Pi-2, Pi-33, Pi-ta, Pi-b, Pi-40 в высокопродуктивные отечественные сорта риса для повышения их иммунитета к заболеванию. На основе анализа ДНК гибридных растений с использованием микросателлитных молекулярных маркеров, сцепленных с указанным признаком, отобраны формы с интрогрессированными генами резистентности в гомозиготном состоянии. Полученный предселекционный материал внедрен в селекционный процесс. Выполнено объединение нескольких генов устойчивости к пирикуляриозу, что позволило получить формы риса с двумя, тремя и пятью генами резистентности к заболеванию (Pi-1 + Pi-2, Pi-ta + Pi-33, Pi-ta + Pi-b, Pi-1 + Pi-2 + Pi-33, Pi-1 + Pi-2 + Pi-33 + Pi-ta + Pi-b). Для повышения экономической эффективности маркерной селекции разработаны мультипраймерные системы идентификации одновременно двух генов Pi (Pi-1 + Pi-2, Pi-ta + Pi-33, Pi-ta + Pi-b). На их основе получены беккроссные самоопыленные линии, которые внедрены в селекционный процесс для изучения их хозяйственно ценных признаков. В результате полевой оценки в селекционных и инфекционном питомниках среди полученного исходного материала с генами Pi по хозяйственно ценным признакам и устойчивости к Pyricularia oryzae Cav. при жесткой браковке отобраны перспективные линии (КП-171-14, КП-23 и КП-30), на основе которых созданы сорта Альянс, Капитан, Ленарис с геном устойчивости к пирикуляриозу Pi-ta и сорт Пируэт с тремя генами (Pi-1, Pi-2, Pi-33), которые переданы в Государственное сортоиспытание. Изучена генетическая структура высоковариабельного грибного фитопатогена P. oryzae. Сформирована база данных, которая содержит фактический материал о штаммах патогена. Данные можно использовать для анализа и мониторинга популяций и патотипов возбудителя пирикуляриоза в рисосеющих регионах Юга России, а также вести контроль за изменчивостью гриба и прогнозировать распространение болезни. Выявлены эффективные для Юга России гены устойчивости к самому вредоносному патогену рисовых полей Pyricularia oryzae Cav.: Pi-sh, Pi-z-5, Pi-z-t, Pi-5, Pi-1, Pi-7, Pi-2, Pi-33, Pi-kp, Pi-ks, Pi-ta, Pi-ta2, которые рекомендованы для селекционных программ по созданию перспективных сортов, устойчивых к пирикуляриозу. Выполнена программа по введению гена толерантности к длительному затоплению Sub1A как фактору борьбы с сорными растениями. Изучен полиморфизм микросателлитных молекулярных маркеров на указанный признак на родительских формах. В результате апробации SSR-маркеров методом ПЦР отобраны три микросателлитных локуса с высоким уровнем полиморфизма. С их использованием отобраны растения, имеющие в генотипе целевой ген в гетеро- и гомозиготном состояниях. Проведенное тестирование полученных селекционных ресурсов риса на устойчивость к длительному затоплению в условиях лабораторного опыта позволило отобрать толерантные формы риса, которые будут изучены в селекционном процессе по комплексу агрономически ценных признаков. Для диверсификации генофонда риса на основе методов молекулярного маркирования создан предселекционный материал с донорными аллелями толерантности к низким положительным температурам в период прорастания семян. С использованием микросателлитных молекулярных маркеров (RM24545, RM569), показавших высокий уровень полиморфизма в экспериментальном предселекционном материале, отобраны формы, имеющие в генотипе аллели толерантности к увзанному стрессору, и переданы в селекционный процесс для изучения их хозяйственно ценных признаков. У 19 микросателлитных маркеров, использованных для оценки генетической однородности гибридных семян капусты белокочанной, выявлен различный уровень полиморфизма. Наибольшее число аллелей (6 - 8) детектровано для локусов Na12-A02, Na12-F12, локализованных на разных хромосомах. При изучении микросателлитного полиморфизма генотипов перца сладкого из 12 апробированных SSR-маркеров высокую эффективность показали три: CAMS-117 (11-я хромосома), CAMS-142 (1-я хромосома) и CAMS-405 (8-я хромосома). Четкая интерпретация результатов ПЦР-анализа и достоверность полученных данных свидетельствуют о возможности использования их как эффективной маркерной системы для оценки генетической однородности семян гибридов F1 перца сладкого, что может быть востребовано в семеноводческом процессе.