vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2018-63-1-64-72vestib-347Research ArticleСтатьиДНК-МАРКИРОВАНИЕ НОВОГО ГЕНА УСТОЙЧИВОСТИ К PVY, ИНТРОГРЕССИРОВАННОГО В ГЕНОМ КУЛЬТУРНОГО КАРТОФЕЛЯ ОТ ДИКОГО АЛЛОТЕТРАПЛОИДНОГО ВИДА SOLANUM STOLONIFERUMDNA-MARKING OF THE NOVEL PVY RESISTANCE GENE INTROGRESSED INTO GENOME OF CULTIVATED POTATOES FROM WILD ALLOTETRAPLOID SPECIES SOLANUM STOLONIFERUMВоронковаЕ. В.VoronkovaE. V.

канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

Ph. D. (Biol.), Leading researcher

E.Voronkova@igc.byЛукшаВ. И.LukshaV. I.

канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник

Ph. D. (Biol.), Senior researcher

V.Luksha@igc.byЛевыйА. В.LevyA. V.

аспирант

Postgraduate student

A30413@mail.ruГукасянО. Н.GukasianO. N.

науч. сотр

Researcher

ЕрмишинА. П.YermishinA. P.

д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией

D. Sc. (Biol.), Professor. Head of the Laboratory

Ermishin@igc.byИнститут генетики и цитологии НАН Беларуси, МинскInstitute of Genetic and Cytology of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk2018040420186316472Copyright © Воронкова Е.В., Лукша В.И., Левый А.В., Гукасян О.Н., Ермишин А.П., 20182018Воронкова Е.В., Лукша В.И., Левый А.В., Гукасян О.Н., Ермишин А.П.Voronkova E.V., Luksha V.I., Levy A.V., Gukasian O.N., Yermishin A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/347

Изучена расщепляющаяся по признаку экстремальной устойчивости к Y-вирусу картофеля популяция межвидовых гибридов, полученных c использованием дикого аллотетраплоидного вида Solanum stoloniferum. RAPD-ПЦР-анализ некоторых высокоустойчивых гибридов показал наличие специфического фрагмента OPA18600, отсутствовавшего у неустойчивых к вирусу образцов, а изучение нуклеотидной последовательности этого фрагмента с помощью автоматического анализатора позволило выявить его полную идентичность с последовательностью гена пероксидазы пятого типа культурного картофеля и высокую схожесть (более 90 %) с генами медного шаперона разных видов рода Solanum. Полученные даннные свидетельствуют о функциональной схожести изученной последовательности с генами ответа растительной клетки на стрессовое воздействие патогенов. Последовательность картирована на хромосоме V. Учитывая наличие расщепления в популяции по локусу OPA18600 при моногенном наследовании признака устойчивости и его гомологии с генами, кодирующими пероксидазы, предполагается, что данная последовательность не является частью собственно R-гена устойчивости к PVY, а относится к локусу, близко расположенному к гену NBS-LRR-типа и косегрегантно с ним наследуемому. Это дает основание для создания на основе выявленной нуклеотидной последовательности сиквенс-специфического ПЦР-маркера для идентификации источников устойчивости к PVY среди гибридов, полученных на основе аллотетраплоидного вида S. stoloniferum.

It has been revealed by means of RAPD-PCR analysis that some genotypes of segregating population of interspecific hybrids originated from wild allotetraploid potato species Solanum stoloniferum that had extreme resistance to potato virus Y (PVY) possessed specific fragment OPA18600 which was absent in susceptible to PVY hybrids. The DNA sequence analysis of this fragment has shown its full identity to the nucleotide sequence of peroxidase V type gene of cultivated potatoes and high homology (more than 90 %) with genes of copper shaperon of different Solanum species. This indicates on functional similarity of studied sequence with genes of plant cell response on stresses caused by pathogen. The sequence is mapped to V chromosome. Taking into consideration the fact of segregation on OPA18600 at monogenic inheritance of the character of PVY resistance and of its homology with peroxidase gene, it was supposed that this sequence is not a fragment of PVY resistance R-gene of NBS-LRR-type but is nearby located and cosegregated with such unknown R-gene. This founds the development of sequence-specific PCR-marker for identification of genotypes with PVY resistance among the interspecific hybrids originated from S. stoloniferum.

 

картофельSolanum stoloniferumмежвидовые гибридыустойчивость к PVYДНК-маркированиеpotatoSolanum stoloniferuminterspecies hybridsPVY resistanceDNA-markingReferencesИванюк, В. Г. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков / В. Г. Иванюк, С. А. Банадысев, Г. К. Журомский. – Минск : Белпринт, 2005. – 695 с.Ivaniuk V. G., Banadysev S. A., Juromsky G. K. Potato protection against deseases, pests and veeds. Minsk, Belprint Publ., 2005. 695 p. (in Russian).Ohshima, K. Studies on the molecular evolution of potyviruses / K. Ohshima // J. of Gen. Plant Pathology. – 2013. – Vol. 79, N 6. – P. 448–452.Ohshima K. Studies on the molecular evolution of potyviruses. Journal of General Plant Pathology, 2013, vol. 79, no. 6, pp. 448–452. DOI: 10.1007/s10327-013-0488-9Solomon-Blackburn, R. M. Breeding virus resistant potatoes (Solanum tuberosum): a traditional and molecular approaches / R. M. Solomon-Blackburn, H. Barker // Heredity. – 2001. – Vol. 86, N 1. – P. 17–35.Solomon-Blackburn R. M., Barker H. Breeding virus resistant potatoes (Solanum tuberosum): a traditional and molecular approaches. Heredity, 2001, vol. 86, no. 1, pp. 17–35. DOI: 10.1046/j.1365-2540.2001.00799.xCockerham, G. Genetical studies on resistance to potato viruses X and Y / G. Cockerham // Heredity. – 1970. – Vol. 25, N 3. – P. 309–348.Cockerham G. Genetical studies on resistance to potato viruses X and Y. Heredity, 1970, vol. 25, no. 3, pp. 309–348. DOI: 10.1038/hdy.1970.35Росс, Х. Селекция картофеля. Проблемы и перспективы / Х. Росс ; пер. с англ. В. А. Лебедева ; ред. И. М. Яшина. – М. : Агропромиздат, 1989. – 183 с.Ross H. Potato Breeding. Problems and Perspectives. Berlin, Hamburg, Parey, 1986. 132 p. (Russ. ed.: Ross H. Selektsiya kartofelya. Problemy i perspektivy. Moscow, Agropromizdat Publ., 1989. 183 p.).Ry-fsto gene from Solanum stoloniferum for extreme resistant to Potato virus Y maps to potato chromosome XII and is diagnosed by PCR marker GP122718 in PVY resistant potato cultivars / B. Flis [et al.] // Molecular Breeding. – 2005. – Vol. 15, N 1. – P. 95–101.Flis B., Hennig J., Strzelczyk-Żyta D., Gebhardt C., Marczewski W. Ry-fsto gene from Solanum stoloniferum for extreme resistant to Potato virus Y maps to potato chromosome XII and is diagnosed by PCR marker GP122718 in PVY resistant potatocultivars. Molecular Breeding, 2005, vol. 15, no. 1, pp. 95–101. DOI: 10.1007/s11032-004-2736-3Song, Y.-S. Development of STS markers for selection of extreme resistance (Rysto) to PVY and maternal pedigree analysis of extremely resistant cultivars / Y.-S. Song, A. Schwarzfischer // Amer. J. of Potato Research. – 2008. – Vol. 85, N 2. – P. 159–170.Song Y.-S., Schwarzfischer A. Development of STS markers for selection of extreme resistance (Rysto) to PVY and maternal pedigree analysis of extremely resistant cultivars. American Journal of Potato Research, 2008, vol. 85, no. 2, pp. 159–170. DOI: 10.1007/s12230-008-9012-8Szajko, K. Ny-1 and Ny-2 genes conferring hypersensitive response to potato virus Y (PVY) in cultivated potatoes: mapping and marker-assisted selection validation for PVY resistance in potato breeding / K. Szajko, D Strezelczyk-Zyta,Szajko K., Strzelczyk-Żyta D., Marczewski W. Ny-1 and Ny-2 genes conferring hypersensitive response to potato virus Y (PVY) in cultivated potatoes: mapping and marker-assisted selection validation for PVY resistance in potato breeding. Molecular Breeding, 2014, vol. 34, no. 1, pp. 267–271. DOI: 10.1007/s11032-014-0024-4W. Marczewski // Molecular Breeding. – 2014. – Vol. 34, N 1. – P. 267–271.Blotskaja J. V. Strain specific characteristics of potato Y-virus. Zemledelie i zashchita rastenii = Agriculture and Plant Protection, 2014, no. 4, pp. 49–50. (in Russian).Блоцкая, Ж. В. Штаммовоспецифические особенности Y-вируса картофеля (PVY) / Ж. В. Блоцкая // Земледелие и защита растений. – 2014. – № 4. – С. 49–50.Voronkova E. V., Chashinsky A. V., Pavliuchuk N. V., Kozlov V. A., Savchuk A. V., Poliukhovich Y. V., Gukasian O. N., Yermishin A. P. Diploid hybrids between Solanum tuberosum and Solanum stoloniferum us a source of late blight and PVY resistance. Immunogeneticheskaya zashchita sel’skokhozyaistvennykh kul’tur ot boleznei: teoriya i praktika: materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, posvyashchennoi 125-letiyu so dnya rozhdeniya N. I. Vavilova, Bol’shie Vyazemy Moskovskoi oblasti, 17‒21 iyulya 2012 g. [Proceedings of the International Scientific and Practical Conference «Immunogenetic Control of Plant Diseases Agriculture: the Theory and Practice» (July 17‒21, 2012)]. Bol’shie Vyazemy, 2012, pp. 325–334 (in Russian).Диплоидные гибриды между Solanum tuberosum и S. stoloniferum как источник устойчивости к фитофторозу и Y-вирусу картофеля / Е. В. Воронкова [и др.] // Иммуногенетическая защита сельскохозяйственных культур от болезней: теория и практика : материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 125-летию со дня рождения Н. И. Вавилова, Большие Вяземы Моск. обл., 17–21 июля 2012 г. / Рос. акад. с.-х. наук, Всерос. науч.-исслед. ин-т фитопатологии. – Большие Вяземы, 2012. – С. 325–334.Yermishin A. P., Voronkova E. V., Savchuk A. V., Luksha V. I., Poliukhovich Y. V., Makhan’ko O. V., Lisovskaja V. M. Assessment of the initial potato material for breeding for resistance to diseases and pests using specific PCR markers: methodological recommendations. Minsk, Pravo i ekonomika Publ., 2010. 60 p. (in Russian).Оценка исходного материала картофеля для селекции на устойчивость к болезням и вредителям с помощью специфических ПЦР-маркеров: метод. рекомендации / А. П. Ермишин [и др.] ; под ред. А. П. Ермишина. – Минск : Право и экономика, 2010. – 60 с.Gebhardt C., Valkonen J. P. T. Organization of genes controlling disease resistance in the potato genome. Annual Review of Phytopathology, 2001, vol. 39, no. 1, pp. 79–102. DOI: 10.1146/annurev.phyto.39.1.79Gebhardt, C. Organization of genes controlling disease resistance in the potato genome / C. Gebhardt, J. P. T. Valkonen // Annu. Rev. Phytopathology. – 2001. – Vol. 39, N 1. – P. 79–102.Simko I., Jansky S., Stephenson S., Spooner D. Genetics of resistance to pest and disease. Potato Biology and Biotechnology: Advances and Perspectives. Amsterdam, 2007, pp. 117–155. DOI: 10.1016/B978-044451018-1/50049-XGenetics of resistance to pest and disease / I. Simko [et al.] // Potato biology and biotechnology: advances and perspectives / ed. : D. Vreugdenhil [et al.]. – Amsterdam, 2007. – P. 117–155.Ronde D., Butterbach P., Kormelink R. Dominant resistance against plant viruses. Frontiers in Plant Science, 2014, vol. 5, pp. 1–17. DOI: 10.3389/fpls.2014.00307Ronde, D. Dominant resistance against plant viruses / D. Ronde, P. Butterbach, R. Kormelink // Frontiers in Plant Science. – 2014. – Vol. 5. – P. 1–17.Company P., González-Bosch C. Identification of a copper chaperone from tomato fruits infected with Botrytis cinerea by differential display. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2003, vol. 304, no. 4, pp. 825–830. DOI: 10.1016/s0006-291x(03)00680-6Company, P. Identification of a copper chaperone from tomato fruits infected with Botrytis cinerea by differential display / P. Company, C. González-Bosch // Biochemical and Biophysical Research Communications. – 2003. – Vol. 304, N 4. – P. 825–830.Company, P. Identification of a copper chaperone from tomato fruits infected with Botrytis cinerea by differential display / P. Company, C. González-Bosch // Biochemical and Biophysical Research Communications. – 2003. – Vol. 304, N 4. – P. 825–830.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.