Идентификация генотипов картофеля с помощью ДНК-маркеров на предмет потенциальной устойчивости к картофельной цистообразующей нематоде

Аннотация

Цистообразующие нематоды, представляющие собой группу корневых фитопаразитических червей, наносят колоссальный ущерб сельскому хозяйству, особенно в картофелеводстве. Среди них наиболее опасны золотистая (Globodera rostochiensis) и бледная (Globodera pallida) картофельные цистообразующие нематоды. Эти микроскопические организмы, невидимые невооруженным глазом, являются причиной значительных потерь урожая во всем мире, приводя к снижению продуктивности и качества клубней картофеля. Название этих нематод напрямую связано с характерной окраской самок: золотистой у G. rostochiensis и бледной у G. pallida в стадии формирования цисты, защитного образования, содержащего яйца паразита. Различить эти два вида, несмотря на внешнее сходство, возможно благодаря тонким морфологическим и биологическим характеристикам. В рамках исследования, проведенного в лаборатории молекулярно-генетических исследований сельскохозяйственных растений Владикавказского научного центра Российской академии наук, выполнен анализ устойчивости картофеля к цистообразующим нематодам. Для этого использовали метод выделения тотальной ДНК из листьев картофельных растений, собранных на разных этапах вегетационного периода. Выделение ДНК осуществляли с помощью эффективного метода CTAB, позволяющего получить высококачественную ДНК, пригодную для последующих молекулярно-генетических исследований. Выбранный метод CTAB предпочтительнее других, например, фенол-хлороформной экстракции, благодаря своей относительной простоте и меньшей токсичности. После выделения ДНК проводили ПЦР-анализ с использованием специфических праймеров, комплементарных генам, связанным с устойчивостью к G. rostochiensis и G. pallida. Это позволило идентифицировать наличие или отсутствие R-генов – генов устойчивости, которые кодируют белки, способствующие подавлению развития нематод в корнях картофеля. Анализ проводили с использованием специальных программного обеспечения для анализа электрофореграмм, обеспечивающего точную интерпретацию результатов. Важно отметить, что наличие R-генов не всегда гарантирует полную устойчивость, т.к. патоген постоянно эволюционирует и вырабатывает новые механизмы преодоления защитных реакций растения. Однако селекция на наличие таких генов – важный инструмент в борьбе с цистообразующими нематодами. В результате исследования выделены гибриды картофеля, обладающие R-генами и, следовательно, демонстрирующие повышенную устойчивость к этим опасным паразитам. Этот комплексный подход позволит максимально эффективно снизить потери урожая и обеспечить устойчивое производство картофеля. В результате проведенных анализов на генустойчивость картофеля выделили гибриды с R-генами устойчивости к цистообразующей нематоде картофеля Globodera rostochiensis (Woll.) с геном Gro1-4, сцепленном с маркером Gro 1-4-1 с ожидаемым размером фрагмента 602 п.н., с геном H1 сцепленном с маркерами 57R с ожидаемым размером фрагмента 450 п.н. – отмечено у 27 образцов; TG 689 с ожидаемым размером фрагмента 141 п.н. – отмечено у 37 образцов; N195 с ожидаемым размером фрагмента 337 п.н. – отмечено у 10 образцов; N146 с ожидаемым размером фрагмента 506 п.н. – отмечено у 10 образцов картофеля, а также гибриды с R-генами устойчивости к Globodera pallid. с геном  Gpa2, сцепленном с маркером Gpa2-2 с ожидаемым размером фрагмента 452 п.н. – отмечено у 4 образцов картофеля.