vstispСадоводство и виноградарствоHorticulture and viticulture0235-25912618-9003Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»10.31676/0235-2591-2023-2-21-27qxcrihvstisp-1006Research ArticleГЕНЕТИКА, СЕЛЕКЦИЯ, СЕМЕНОВОДСТВОGENETICS, BREEDING, SEED PRODUCTIONОценка генетического разнообразия яблони по генам устойчивости к парше Rvi2, Rvi3, Rvi5, Rvi15Evaluation of apple genetic diversity by RVI2, RVI3, RVI5, RVI15 scab resistance geneshttps://orcid.org/0000-0003-3987-7363УльяновскаяЕ. В.UlyanovskayaЕ. V.

Ульяновская Елена Владимировна

доктор сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией сортоизучения и селекции садовых культур

ул. 40-летия Победы, 39, г. Краснодар, 350901

Elena V. Ulyanovskaya

Dr. Sci. (Agric), Head of the Laboratory of Variety Study and Breeding of Horticultural Crops

39, 40-letiya Pobedy Str., Krasnodar, 350901

ulyanovskaya_e@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5140-9891ЧернуцкаяЕ. А.ChernutskayaE. A.

аспирант, младший научный сотрудник, лаборатория сортоизучения и селекции садовых культур

Краснодар

Postgraduate Student, Junior Researcher, Laboratory of Variety Study and Breeding of Horticultural Crops

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0002-0727-3605БалапановИ. М.BalapanovI. M.

младший научный сотрудник, лаборатория сортоизучения и селекции садовых культур

Краснодар

Junior Researcher, Laboratory of Variety Study and Breeding of Horticultural Crops

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0002-2092-7757ТокмаковС. В.TokmakovS. V.

кандидат биологических наук, заведующий селекционно-биотехнологической лабораторией

Краснодар

PhD (Biol), Head of Breeding and Biotechnological Laboratory

Krasnodar

Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделияРоссияNorth Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-makingRussian Federation202310052023022127Copyright © Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture», 20232023Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»Autonomous non-profit organization Editorial Board of journal «Horticulture and viticulture»https://www.sadivin.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.sadivin.com/jour/article/view/1006

Приведены результаты ДНК-маркерного отбора сортового и селекционного материала яблони, полученного в ФГБНУ СКФНЦСВВ по нескольким генам Rvi2, Rvi3, Rvi5 и Rvi15, детерминирующим устойчивость к парше (Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter). Цель исследования – оценка полиморфизма генов устойчивости к парше Rvi2, Rvi3, Rvi5 и Rvi15 у представителей Malus Mill. отечественной селекции и выявление наиболее перспективных генотипов для селекционного использования. Объекты исследований – генотипы яблони различного генетического происхождения. В качестве контроля при идентификации аллелей ДНК-маркеров целевых генов использованы генотипы-идентификаторы: Malus pumila R12740-7A (ген Rvi2); Q71 (ген Rvi3); Malus atrosanguinea 840 (ген Rvi5); GMAL2473 (ген Rvi15). Использован ЦКП «Исследовательско-селекционная коллекция генетических ресурсов садовых культур» в ЗАО ОПХ «Центральное», г. Краснодар. НИР выполнена согласно общепринятым современным программам и методикам селекции. Для выполнения экстракции ДНК использован метод СТАВ; при выполнении исследований применена ранее разработанная в ФГБНУ СКФНЦСВВ его модификация. Выявлена различная степень встречаемости генов устойчивости в выборке. Наиболее распространены гены Rvi3 (идентифицировано 45,95 % носителей) и Rvi15 (43,24 %), степень распространения Rvi2 составила 27,02 %, наименее распространен ген Rvi5 (2,70 %). Выделены носители 2-3 генов устойчивости к парше среди сортов яблони – раннелетний Веста (Rvi2, Rvi3, Rvi15) и позднезимний Марго (Rvi2, Rvi15). Наиболее высокое количество носителей нескольких генов устойчивости к парше выявлено в гибридной семье 12/1-21-63 (Golden Delicious (4×)×2034 (F2 M. floribunda×Golden Delicious))×Modi). Применение технологии ДНК-маркирования позволило выделить 4-гибридные формы, содержащие в геноме три целевых гена устойчивости: Rvi3, Rvi2, Rvi15 – 17/1-6-1 (Кармен×Gemeni), 17/2-6-7(12/1-21-63×Modi), 17/1-7-17 (12/1-20-56×Fujion); Rvi3, Rvi5, Rvi15 – 17/1-6-73 (12/1-21-63×Modi). Выделенные носители нескольких целевых генов могут быть использованы в дальнейшей селекции на долговременную устойчивость к Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter.

This article presents the results of DNA marker-assisted selection of apple tree varieties and breeding material obtained in the North Caucasian Region Research Institute of Horticulture and Viticulture for several genes – Rvi2, Rvi3, Rvi5, and Rvi15 – determining scab resistance (Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter). The aim was to estimate the polymorphism of Rvi2, Rvi3, Rvi5, and Rvi15 scab resistance genes in representatives of Malus Mill. of domestic selection with the purpose of identifying the most prospective genotypes for further breeding. The research objects included apple-tree genotypes of different genetic origin. The following genotypes were used as controls for identification of DNA-marker alleles of target genes: Malus pumila R12740-7A (gene Rvi2); Q71 (gene Rvi3); Malus atrosanguinea 840 (gene Rvi5); and GMAL2473 (gene Rvi15). The research was conducted using the facilities of the Collective Use Center “Research and Breeding Collection of Genetic Resources of Horticultural Crops”, Krasnodar, using conventional research methods. DNA extraction was conducted using a modified STAB method previously developed by researchers of the North Caucasian Region Research Institute of Horticulture and Viticulture. Various degrees of the prevalence of resistance genes in the sample were revealed. The most frequent genes were found to be Rvi3 (45.95 % of carriers identified) and Rvi15 (43.24 %). The prevalence of Rvi2 was 27.02 %. The least frequent gene was found to be Rvi5 (2.70 %). Among the studied apple varieties, carriers of 2-3 scab resistance genes were identified, including Vesta (RVI2, RVI3, RVI15) and late winter Margo (RVI2, RVI15). The 12/1-21-63 (Golden Delicious (4×)×2034 (F2 M. floribunda×Golden Delicious))×Modi) hybrid family demonstrated the highest number of carriers of several scab resistance genes. Application of DNA marker-assisted technology made it possible to identify 4-hybrid forms containing three target resistance genes in the genome: Rvi3, Rvi2, Rvi15 – 17/1-6-1 (Karmen×Gemeni), 17/2-6-7(12/1- 21-63×Modi), 17/1-7-17 (12/1-20-56×Fujion); Rvi3, Rvi5, Rvi15 – 17/1-6-73 (12/1-21-63×Modi). The identified carriers of several target genes can be used in further breeding for long-term resistance against Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter.

сортгибридяблоняселекцияДНК-анализгенустойчивость к паршеvarietyhybridapple treebreedingDNA analysisgenescab resistanceИсследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда и Кубанского научного фонда № 22-26-20101, https://rscf.ru/project/22-26-20101The study was supported by a grant from the Russian Science Foundation and Kuban Science Foundation No. 22-26-20101, https://rscf.ru/project/22-26-20101.ReferencesЗаремук Р. Ш. Селекция новых сортов, подвоев садовых культур и винограда – основа обновления регионального сортимента. Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. 2019;23:18-22. DOI: 10.30679/2587-9847-2019-23-18-22.Zaremuk R. S. Breeding of new varieties, rootstocks of horticultural crops and grapes – the basis for updating the regional assortment, Scientific works of the North Caucasian Federal Scientific Center for Horticulture, Viticulture, Winemaking. 2019;23:18-22. (In Russ.). DOI: 10.30679/2587-9847-2019-23-18-22.Шахмирзоев Р. А. Актуальные вопросы интенсивного садоводства в Республике Дагестан. Горное сельское хозяйство. 2018;4:115-118. DOI:10.25691/GSH.2018.4.027.Shakhmirzoev R. A. Topical issues of intensive horticulture in the Republic of Dagestan, Mining agriculture. 2018;4:115-118. (In Russ.). DOI:10.25691/GSH.2018.4.027.Ульяновская Е. В., Кузнецова А. П., Ефимова И. Л., Ермоленко В. Г., Федоренко А. М. Основные результаты комплексных исследований СКФНЦСВВ и СОСС по селекции плодовых растений. Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. 2020;27:17-31. DOI: 10.30679/2587-9847-2020-27-17-31.Ulyanovskaya E. V., Kuznetsova A. P., Efimova I. L., Ermolenko V. G., Fedorenko A. M. The main results of complex studies of NCFSCHVW and SEBS on breeding fruit plants, Scientific works of the North Caucasian Federal Scientific center of horticulture, viticulture, winemaking. 2020;27:17-31. (In Russ.). DOI: 10.30679/2587-9847-2020-27-17-31.Савельев Н. И., Юшков А. Н., Шамшин И. Н. Применение метода молекулярных маркеров для изучения генетического разнообразия плодовых культур. Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2011;2-1:8-12.Savelyev N. I., Yushkov A. N., Shamshin I. N. Application of the method of molecular markers to study the genetic diversity of fruit crops, Bulletin of Michurinsk State Agrarian University. 2011;2-1:8-12. (In Russ.)Якуба Г. В. Экологизированная защита яблони от парши в условиях климатических изменений: монография. Краснодар, 2013, 213 с.Yakuba G. V. Ecologized protection of apple trees from scab in conditions of climatic changes: monograph. Krasnodar, 2013, 213 p. (In Russ.)Якуба Г. В. Структура патогенного комплекса возбудителей микозов наземной части растения яблони в условиях изменения климата. Научные труды ГНУ СКЗНИИСиВ. 2014;5:151-157.Yakuba G. V. The structure of the pathogenic complex of mycosis pathogens of the terrestrial part of the apple plant under conditions of climate change, Scientific works of the GNU SKZNIISiV. 2014;5:151-157. (In Russ.)Еремин Г. В., Заремук Р. Ш., Супрун И. И., Ульяновская Е. В. Ускорение и повышение эффективности селекции плодовых культур: учебное пособие. Краснодар, 2010, 55 с.Eremin G. V., Zaremuk R. S., Suprun I. I., Ulyanovskaya E. V. Accelerating and improving the efficiency of breeding fruit crops: a tutorial. Krasnodar, 2010, 55 р. (In Russ.)Савельева Н. Н. Биологические и генетические особенности яблони и селекция иммунных к парше и колонновидных сортов: монография. Мичуринск, 2016, 280 с.Savelyeva N. N. Biological and genetic features of the apple tree and selection of scab-immune and columnar varieties: monograph. Michurinsk, 2016, 280 p. (In Russ.)Седов Е. Н. Селекция и новые сорта яблони: монография. Орёл: ВНИИСПК, 2011, 624 с.Sedov E. N. Breeding and new apple varieties: monograph. Eagle: VNIISPK, 2011, 624 p. (In Russ.)Савельева Н. Н. Биологические и генетические особенности яблони и селекция иммунных к парше и колонновидных сортов: монография. Мичуринск-наукоград РФ, 2016, 280 с.Savelieva N. N. Biological and genetic features of the apple tree and selection of scab-immune and columnar varieties: mono graph. Michurinsk-naukograd RF, 2016, 280 p. (In Russ.)Программа Северо-Кавказского центра по селекции плодовых, ягодных, цветочно-декоративных культур и винограда на период до 2030 года: монография. Краснодар, 2013, 202 с.Program of the North Caucasus Center for the selection of fruit, berry, flower and ornamental crops and grapes for the period up to 2030: monograph. Krasnodar, 2013, 202 p. (In Russ.)Современные методологические аспекты организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве. Краснодар: Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия, 2012, 569 с.Modern methodological aspects of the organization of the breeding process in horticulture and viticulture. Krasnodar: North Caucasian Federal Scientific Center for Horticulture, Viticulture, Winemaking, 2012, 569 p. (In Russ.)Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур: монография. Орёл, 1999, 606 с.Program and methods of variety study of fruit, berry and nut crops: monograph. Eagle, 1999, 606 p. (In Russ.)Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур: монография, Орёл, 1995, 503 с.Program and methodology for breeding fruit, berry and nut crops: monograph, Orel, 1995, 503 p. (In Russ.)Bus V. G. M., Laurens F. N. D., van de Weg W. E., Rusholme R. L., Rikkerink E. H. A., Gardiner S. E., Heather C. M. B., Linda P. K., Kim M. P. The Vh8 locus of a new gene-for-gene interaction between Venturia inaequalis and the wild apple Malus sieversii is closely linked to the Vh2 locus in Malus pumila R12740-7A, New Phytologist. 2005;166(3):1035-1049. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2005.01395.x.Bus V. G. M., Laurens F. N. D., van de Weg W. E., Rusholme R. L., Rikkerink E. H. A., Gardiner S. E., Heather C. M. B., Linda P. K., Kim M. P. The Vh8 locus of a new gene-for-gene interaction between Venturia inaequalis and the wild apple Malus sieversii is closely linked to the Vh2 locus in Malus pumila R12740-7A, New Phytologist. 2005;166(3):1035-1049. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2005.01395.x.Patocchi A., Frei A., Frey J. E., Kellerhals M. Towards improvement of marker assisted selection of apple scab resistant varieties: Venturia inaequalis virulence surveys and standardization of molecular marker alleles associated with resistance genes, Molecular Breeding. 2009;24(4):337-347. DOI: 10.1007/s11032-009-9295-6.Patocchi A., Frei A., Frey J. E., Kellerhals M. Towards improvement of marker assisted selection of apple scab resistant varieties: Venturia inaequalis virulence surveys and standardization of molecular marker alleles associated with resistance genes, Molecular Breeding. 2009;24(4):337-347. DOI: 10.1007/s11032-009-9295-6.High-quality Disease Resistant Apples for a Sustainable Agriculture, 2002, URL: https://sites.unimi.it/camelot/hidras/index.php. Ссылка активна на 18.11.2022.High-quality Disease Resistant Apples for a Sustainable Agriculture, 2002, URL: https://sites.unimi.it/camelot/hidras/index.php. Ссылка активна на 18.11.2022.Bus V. G. M. Revision of the nomenclature of the differential host-pathogen interactions of Venturia inaequalis and Malus, Annual Review of Phytopathology. 2011;49:391-413. DOI: 10.1146/annurev-phyto-072910-095339.Bus V. G. M. Revision of the nomenclature of the differential host-pathogen interactions of Venturia inaequalis and Malus, Annual Review of Phytopathology. 2011;49:391-413. DOI: 10.1146/annurev-phyto-072910-095339.Урбанович О. Ю. Молекулярные методы идентификации и генотипирования яблони и груши. Минск: Право и экономика, Институт генетики и цитологии НАН Беларуси. 2013, 210 с.Urbanovich O. Y. Molecular methods of identification and genotyping of apple and pear trees. Minsk: Law and Economics, Institute of Genetics and Cytology of the National Academy of Sciences of Belarus. 2013, 210 p. (In Russ.).Patocchi A., Wehrli A., Dubuis P.-H., Auwerkerken A., Leida C., Cipriani G., Passey T., Staples M., Didelot F., Philion V., Peil A., Laszakovits H., Rühmer T., Boeck K., Baniulis D., Strasser K., Vávra R., Guerra W., Masny S., Ruess F., Berre F. L., Nybom H., Tartarini S., Spornberger A., Pikunova A., Bus V. G. M. Ten years of VINQUEST: first insight for breeding new apple cultivars with durable apple scab resistance, Plant Disease. 2020;104(8):2074-2081. DOI: 10.1094/PDIS-11-19-2473-SR.Patocchi A., Wehrli A., Dubuis P.-H., Auwerkerken A., Leida C., Cipriani G., Passey T., Staples M., Didelot F., Philion V., Peil A., Laszakovits H., Rühmer T., Boeck K., Baniulis D., Strasser K., Vávra R., Guerra W., Masny S., Ruess F., Berre F. L., Nybom H., Tartarini S., Spornberger A., Pikunova A., Bus V. G. M. Ten years of VINQUEST: first insight for breeding new apple cultivars with durable apple scab resistance, Plant Disease. 2020;104(8):2074-2081. DOI: 10.1094/PDIS-11-19-2473-SR.Дубравина И. В. Изучение генофонда яблони для решения современных селекционных задач. Плодоводство и ягодоводство России. 2013;37(1):91-97.Dubrovina I. V. Studying the gene pool of apple trees for solving modern breeding problems. Fruit and berry growing in Russia. 2013;37(1):91-97. (In Russ.)Дубравина И. В., Чепинога И. С. Отбор исходного материала яблони на этапе предварительной селекции, сб.: Селекция и сорторазведение садовых культур. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 170-летию ВНИИСПК, 2015, 54-57.Dubrovina I. V., Chepinoga I. S. Selection of the source material of apple trees at the stage of preliminary breeding, collection: Breeding and variety breeding of garden crops. Materials of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the 170th anniversary of VNIISPK, 2015, 54-57. (In Russ.)Дубравина И. В., Еремин Г. В. Голден Делишес как исходная форма в селекции яблони. Плодоводство и ягодоводство России. 2011;28(1):159-164.Dubrovina I. V., Eremin G. V. Golden Delicious as the initial form in apple breeding, Fruit and berry growing in Russia. 2011;28(1):159-164. (In Russ.)Помология: В 5-ти томах. Т. I. Яблоня: под общей редакцией академика РАН Седова Е.Н. М.: РАН, 2020, 634 с.Pomology: In 5 v. T. I. Yablonya: under the general editorship of Academician of the Russian Academy of Sciences Sedov E. N. M.: RAS, 2020, 634 p. (In Russ.)Ульяновская Е. В., Беленко Е. А. Генетические ресурсы рода Malus для создания современных адаптивных со ртов яблони, Плодоводство и виноградарство Юга России. 2021;72(6):1-17. DOI: 10.30679/2219-5335-2021-6-72-1-17.Ulianovskaya E. V., Belenko E. A. Genetic resources of the genus Malus for the creation of modern adaptive apple varieties, Fruit growing and viticulture in the South of Russia. 2021;72(6):1-17. (In Russ.)

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