Поліморфізм генів стійкості до грибних захворювань у сортів пшениці м’якої української селекції

1. Проведено оптимізацію умов для мультиплексної ПЛР із праймерами, що фланкують молекулярні маркери SNP12 та ISBP1 гена Lr34/Yr18/Sr57/Pm38/Bdv1 помірної раснеспецифічної стійкості пшениці м'якої до низки біотрофних фітопатогенів та ПЛР із праймерами, що фланкують маркер BE444541 гена Tsc2 чутливості (нечутливості) до токсину Б некротрофних грибів P. tritici-repentis. Розроблено та валідовано тест-систему з використання мультиплексної ПЛР для детекції екзон-специфічного маркера TDF_076_2D_exsp гена TDF_076_2D помірної стійкості до фузаріозу колоса пшениці.

2. Встановлено зв'язок алельного стану гена Lr34/Yr18/Sr57/Pm38/Bdv1 та кліматичної зони створення і типом розвитку сортів пшениці м'якої (p<1%). Частка сортів із алелем стійкості склала 67,03% для сортів пшениці озимої Степової зони створення, 40,21% озимих сортів Лісостепової зони та 12,77% - для ярих сортів різних зон. Виявлено зв'язок алельних станів гена Sr2/Lr27/Bdv1 із кліматичною зоною створення озимих сортів (p<1%). Алель стійкості Hope гена Sr2/Lr27/Bdv1 відсутній у вибірці озимої пшениці і присутній у 2 ярих сортів (1,1 % від загальної вибірки), а саме у Харківської 6 та Харківської 12.

3. Визначено наявність зв'язку між алельним станом гена Tsn1 та кліматичною зоною створення і типом розвитку сортів пшениці м'якої (p<1%). Частка сортів із алелем нечутливості гена Tsn1 склала 70,33% озимих сортів Степової зони створення, 49,48% озимих сортів Лісостепової зони, 75,53% ярих сортів різних зон. Продемонстровано наявність зв'язку між алельним станом гена Tsc2 та кліматичною зоною створення (p<1%). Алель нечутливості до токсину Б виявлено у 95,7% озимих сортів Степової зони, у 58,70% озимих сортів Лісостепової зони та у 47,9% ярих сортів різних зон.

4. Встановлено наявність зв'язку між алельним станом гена TDF_076_2D та кліматичною зоною створення і типом розвитку сортів пшениці м'якої (p<5%). Показано, що частка сортів із стійким алелем гена TDF_076_2D становить 48,9% для озимих сортів Степової зони створення, 74,5% - для озимих сортів Лісостепової зони, 88,8% - для ярих сортів різних зон.

5. Виявлено відсутність впливу досліджених генів на урожайність у сортовипробуванні на заданому рівні значимості для сортів пшениці озимої м'якої різних кліматичних зон створення. Для сортів Лісостепової зони встановлено можливий позитивний вплив нечутливого алельного стану гена Tsc2 на стійкість до бурої іржі (p<5%).

6. Встановлено зв'язок (p<5%) між частками сортів з різними алелями генів Lr34/Yr18/Sr57/Pm38/Bdv1, Sr2/Lr27/Pbc, Tsn1 та Tsc2 та роком районування за дослідженими вибірками сортів.

7. Виявлено зв'язок (p<5%) рекомендацій щодо вирощування сортів у певних кліматичних зонах із алелями усіх досліджених генів та комбінаціями алелів окремих генів.

8. Встановлено зв'язок (p<5%) між алелями досліджених генів, який свідчить про позитивний добір алелів стійкості (нечутливості) до некротрофних фітопатогенів між собою та негативний добір цих генів із геном помірної стійкості до біотрофних фітопатогенів Lr34/Yr18/Sr57/Pm38/Bdv1.

Практичні рекомендації

1. Молекулярні маркери генів стійкості пшениці м'якої до біотрофних та некротрофних патогенів та умови ПЛР, наведені в роботі, пропонується використовувати для дослідження важливих ознак у селеційному процесі та з метою паспортизації сортів.

2. Пропонується врахувати виявлені закономірності комбінацій досліджених генів стійкості при підборі сортів для схрещування.

3. Сорти Володарка, Борвій, Годувальниця одеська, Єдність, Жайвір, Журавка, Лановий, Ліра одеська, Лузанівка одеська, Небокрай, Одеська 162, Одеська червоноколоса, Федорівка, та Юнат одеський можуть бути джерелами комбінації алелів стійкості генів Lr34/Yr18/Sr57/Pm38/Bdv1 та TDF_076_2D і алелів нечутливості до токсинів генів Tsn1 та Tsc2.

4. Сорти Харківська 6 та Харківська 12 рекомендуємо використовувати як джерела гена Sr2/Lr27/Pbc стійкості до небезпечних патотипів стеблової іржі Ug99.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові статті

1. Карелов А.В. Идентификация аллельного состояния гена устойчивости к бурой ржавчине Lr34 у сортов озимой мягкой пшеницы украинской селекции / А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб, И.А. Созинов, Н. Пирко, Я.Б. Блюм, Н.А. Литвиненко, С.Ф. Лыфенко, В.Т. Колючий, А.А. Созинов // Цитология и генетика. - 2011. - Т. 45, №5. - С. 3-10. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу, написав статтю)

2. Карелов А.В. Характеристика українських сортів м'якої пшениці (Triticum aestivum L.) за допомогою новітніх молекулярних маркерів генів помірної стійкості проти іржастих грибів / А.В. Карелов, Н.О. Козуб, І.О. Созінов, О.О. Созінов // Захист і карантин рослин. - 2013. - Вип. 59. - С 128-137. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу, написав статтю)

3. Созінов О.О. Ідентифікація алельного стану локусу стійкості до хвороб Lr34/Yr18/Pm38 у сортів м'якої озимої пшениці селекції ННЦ «Інститут землеробства НААН» / О.О. Созінов О.О., Є.В. Заїка, А.В. Карелов, Н.О. Козуб, Л.А. Пилипенко, О.З. Щербина, І.О. Созінов // Вісник аграрної науки. - 2013. - №2 (720). - С. 34-37. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту)

4. Карелов А.В. Алельний стан маркерів гена, асоційованого із чутливістю до токсину А Pyrenophora tritici-repentis і Stagonospora nodorum, серед сортів м'якої пшениці степової зони україни / А.В. Карелов, Н.О. Козуб, І.О. Созінов, О.О. Созінов, Я.Б. Блюм // Захист і карантин рослин. - 2014. - Вип. 60. - С. 106-113. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу, написав статтю)

5. Analysis of Ukrainian Polissya and Forest-steppe winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars for the presence of “resistant” allelic state of non-race-specific disease resistance locus Lr34/Yr18/Pm38 / Ie.V. Zaika, A.V. Karelov, N.O. Kozub, I.O. Sozinov, O.O. Sozinov, V.M. Starychenko // J. Crop Breed. Genetics. - 2015. Vol. 1, Iss. 1. - P. 13-16. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту)

6. Карелов А.В. Поліморфізм маркера гена TDF_076_2D помірної стійкості до фузаріозу колосу серед сортів пшениці м'якої (Triticum aestivum L.) Степової зони України / А.В.Карелов, Н.О.Козуб, І.О.Созінов, О.І. Борзих, Я.Б.Блюм // Наукові доповіді НУБіП України. - 2015. - № 2 (51). - [Електронний ресурс], - режим доступу: http://nd.nubip.edu.ua/2015_2/7.pdf (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу, написав статтю)

7. Карелов А.В. Алелі маркерів важливих генів стійкості у пшениці ярій м'якій (Triticum aestivum L.) української селекції / А.В. Карелов, Н.О. Козуб, І.О. Созінов, О.І. Созінова, Блюм Я.Б. / Карантин із захист рослин. - 2015. - № 3 (225). - С 4-6. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу, написав статтю)

8. Впровадження методів, що базуються на проведенні полімеразної ланцюгової реакції, для виявлення генів стійкості до бурої іржі у пшениці / Я.В. Пірко, А.В. Карелов, Н.О. Козуб, І.О. Созінов, Н.М. Пірко, А.І. Ємець, В.І. Корховий, В.Т. Колючий, Я.Б. Блюм, Созінов О.О. // Наука та інновації. - 2012. - Т. 8, №3. - С 50-56. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу).

9. Карелов А.В. Исследование встречаемости гаплотипов локуса Lr34 в сортах озимой мягкой пшеницы украинской селекции / А.В. Карелов, Я.В. Пирко, Н.А. Козуб, И.А. Созинов, Н.Н. Пирко, Н.А. Литвиненко, С.Ф. Лыфенко, В.Т. Колючий, Я.Б. Блюм, А.А. Созинов // Фактори експериментальної еволюції організмів. - 2011. - Т. 10. - С. 229-234. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу, написав статтю)

10. Анализ встречаемости генов Sr2 и SrCad в сортах озимой мягкой пшеницы мироновской селекции / Я.В. Пирко, А.В. Карелов, Н.А. Козуб, И.А. Созинов, Н.Н. Пирко, В.Т. Колючий, Я.Б. Блюм, А.А. Созинов // Досягнення і проблеми генетики, селекції та біотехнології. - 2012. - Т. 3. - С. 69-74. (Дисертант брав участь у проведенні експерименту, провів обробку та аналіз матеріалу).

11. Поліморфізм генів помірної нерасоспецифічної стійкості до хвороб Sr2/Lr27 та Lr34/Yr18/Pm38 у сортах м'якої пшениці ННЦ «Інститут землеробства НААН» / Є.В. Заїка, О.О. Созінов, А.В. Карелов, Н.О. Козуб, О.Л. Філенко, І.О. Созінов // Фактори експериментальної еволюції організмів. - 2013. - Т. 13. - С.40-44 (Дисертант брав участь у проведенні експерименту).

Тези конференцій

1. The distribution of alleles the LR34 locus associated with leaf rust resistance among winter common wheat cultivars of ukrainian breeding / A. Karelov, Ya. Pirko, N. Kozub, I. Sozinov, N. Pirko, N. Litvinenko, S. Lyfenko, V. Koliuchiy, Ya. Blume, A. Sozinov // Theses of the 9-th Plant Genomics European Meetings “Plant GEM meets global challenges.” - Turkey, Istanbul 4-7. 05. 2011. - P. 71.

2. Polymorphism of the exon 11 of the Lr34 locus in Ukrainian wheat cultivars / A.V. Karelov, Ya.V. Pirko, N.A. Kozub, I.A. Sozinov, Ya.B. Blume, A.A. Sozinov // Theses of the conference “Wheat Genetic Resources and Genomics”. - Novosibirsk, Russia, 28.08-01.09. 2011. - P. 61.

3. Поліморфізм українських сортів пшениці за 11-м екзоном локусу Lr34 / А.В.Карелов, Я.В. Пірко, Н.О. Козуб, Я.Б Блюм., О.О. Созінов // Перша конференція молодих учених «Біологія рослин та біотехнологія». - Біла Церква 5-7.11. 2011 р. - С. 51.

4. Детекція генів стійкості до грибних захворювань у сортів м'якої пшениці та ячменю української селекції / Я.В. Пірко, А.В. Карелов, Б.В. Іващук, Н.О. Козуб, І.О.Созінов, О.О. Созінов, Я.Б. Блюм // Друга конференція молодих учених «Біологія рослин та біотехнологія». - Київ, 24-25. 12. 2013 р. - С. 22.

5. Карелов А.В. Поліморфізм молекулярних маркерів гена стійкості до токсинів А некротрофних грибів серед сортів пшениці української селекції / А.В. Карелов // Друга конференція молодих учених «Біологія рослин та біотехнологія». - Київ, 24-25. 12. 2013 р. - С. 28.

6. Аналіз сортів м'якої озимої пшениці (Triticum L.) поліської селекції на наявність стійкого алельного стану локусу Lr34/Yr18/Pm38 асоційованого з довготривалою системною стійкістю до іржастих хвороб за допомогою молекулярно-генетичних маркерів / А.В. Карелов, Є.В. Заїка, Н.О. Козуб, І.О. Созінов // Міжнародна наукова конференця «Селекційно-генетична наука і освіта». - Умань, 19.03. 2013 р. - С 46-47.

7. The allelic state identification of non-race-specific disease resistance Lr34/Yr18/Pm38 locus in Ukrainian winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars of Polissia / I. Zaika, A. Karelov, N. Kozub, I. Sozinov, A. Sozinov, V. Starytchenko // International Plant Breeding Congress. - Antalya, Turkey, 10-14. 09. 2013. - P. 293.

8. Неспецифічна стійкість до хвороб, асоційована з локусом Lr34/Yr18/Pm38, у сортах м'якої ярої пшениці селекції ННЦ «Інститут землеробства НААН»/ Є.В. Заїка, А.В. Карелов, О.О. Созінов, Н.О. Козуб, В.М. Стариченко // Конференція молодих вчених та спеціалістів. - Чабани, 11-13. 11. 2013. - С.3-4.

9. Карелов А. Поліморфізм молекулярних маркерів гена Lr34 серед українських сортів пшениці / А. Карелов, О. Созінова // ХІ Всеукраїнська науково-практична інтернет-конфереція «Вітчизняна наука на зламі епох: проблеми та перспективи розвитку. Секція: біологічні науки». - Переяслав-Хмельницький, 30-31. 01. 2015 р. ? С. 10-14.

10. Polymorphism of the DNA markers of resistance associated genes among Ukrainian common wheat and potato cultivars / A.V. Karelov, L.A. Pylypenko, N.A. Kozub, I.A. Sozinov, A.A. Sozinov, Ya.B. Blume // Workshop Pathogen-Informed Crop Improvement. -Wageningen, the Netherlands, 8-10. 04. 2015. - P. 37.

11. Алельний стан маркерів генів стійкості проти іржастих хвороб серед українських сортів пшениці ярої м'якої // А.В. Карелов, Н.О. Козуб, І.О. Созінов, О.І. Созінова // Міжнародна науково-практична конференція молодих вчених «Селекція, генетика і технології вирощування сільськогосподарських культур». - Миронівка, 24. 04. 2015 р. - С. 29.

Методичний посібник

1. Біотехнологічне визначення помірної стійкості до фітопатогенів у пшениці м'якій: Методичні рекомендації / А.В. Карелов, Н.О. Козуб, І.О. Созінов Л.А. Пилипенко, О.О. Созінов, Я.Б. Блюм, О.І. Борзих - К.: Вісник аграрної науки, 2014. - 24 с. (Дисертант брав участь в укладанні методичних рекомендацій та адаптації наведених протоколів виділення ДНК і полімеразної ланцюгової реакції)

Размещено на Allbest.ru