zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»zhros-183Research ArticleРАСТЕНИЕВОДСТВО И СЕЛЕКЦИЯPLANT-GROWING AND PLANT-BREEDINGПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТОЙЧИВОГО К ДЛИТЕЛЬНОМУ ЗАТОПЛЕНИЮ РИСА С ГЕНОМ SUB1 В СЕЛЕКЦИИ РОССИЙСКИХ СОРТОВPROSPECTS OF USE OF RICE VARIETY WITH GENE SUB1 TOLERANT TO DEEPWATER IN THE BREEDING OF RUSSIAN VARIETIESКостылевП. И.KostylevP. I.

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор.

347740,  Зерноград, Научный городок, 3

Doctor of Agricultural Sciences, professor.

347740, Zernograd, Nauchny Gorodok, 3

p-kostylev@mail.ruРедькинА. А.RedkinA. A.

Кандидат сельскохозяйственных наук.

347740,  Зерноград, Научный городок, 3

Candidate of Agricultural Sciences.

347740, Zernograd, Nauchny Gorodok, 3

p-kostylev@mail.ruКрасноваЕ. В.KrasnovaE. V.

Кандидат сельскохозяйственных наук.

347740,  Зерноград, Научный городок, 3

Candidate of Agricultural Sciences.

347740, Zernograd, Nauchny Gorodok, 3

p-kostylev@mail.ruУсатовА. В.UsatovA. V.

Доктор биологических наук, профессор.

344090, Ростов-на-Дону, просп. Стачки 194/1

Doctor of Biological Sciences, professor.

344090, Rostov-on-Don, Stachki Av, 194/1

mcmakarenko@yandex.ruМакаренкоМ. С.MakarenkoM. S.

Аспирант.

344090, Ростов-на-Дону, просп. Стачки 194/1

Post-graduate student.

344090, Rostov-on-Don, Stachki Av, 194/1

mcmakarenko@yandex.ruФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. КалиненкоРоссияFSBSI All-Russian Research Institute of Grain Crops after I.G. KalinenkoRussian FederationАкадемия биологии и биотехнологии, Южный федеральный университетРоссияAcademy of Biology and Biotechnology, Southern Federal UniversityRussian Federation201530052018047787Copyright © Костылев П.И., Редькин А.А., Краснова Е.В., Усатов А.В., Макаренко М.С., 20182018Костылев П.И., Редькин А.А., Краснова Е.В., Усатов А.В., Макаренко М.С.Kostylev P.I., Redkin A.A., Krasnova E.V., Usatov A.V., Makarenko M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zhros.online/jour/article/view/183

Эффективным способом защиты риса от сорных растений без гербицидов является выращивание сортов, устойчивых в фазу прорастания к большому слою воды. Для создания таких сортов необходимо объединение в одном генотипе генов повышенной энергии начального роста, устойчивости к анаэробному прорастанию, длительному затоплению и полеганию. Идентификация молекулярных маркеров, сцепленных с генами устойчивости к этим факторам, облегчает селекционную работу. Поэтому актуальным является создание с помощью маркирования сортов риса для безгербицидных технологий. Локус Sub1 регулирует реакцию на этилен и гиббереллин, что приводит к ограничению в потреблении углеводов и покою побегов под водой и способствует толерантности к погружению. В качестве доноров переносимого гена устойчивости Sub 1 использовали сорта с геном Sub 1: BR-11, CR-1009, Inbara-3, TDК-1. В качестве реципиента был взят скороспелый сорт Новатор. В работе использованы микросателлитные маркеры на ген Sub 1. Идентификацию гена Sub1A проводили методом молекулярного маркирования на основе ПЦР с использованием специфичных праймеров. В процессе работы в 2013-2014 годы проведены скрещивания и получены гибриды F1-F2 сорта Новатор с четырьмя азиатскими сортами риса, несущими ген Sub 1. В результате проведенных исследований с помощью современных биотехнологических методов в сочетании с традиционной селекцией выделены скороспелые линии риса с геном Sub 1, пригодные для выращивания в Ростовской области.

Growing of varieties tolerant to deepwater during germination is an effective method of rice protection from weeds without use of herbicides. To develop such varieties it’s necessary to combine genes of great energy of early germination, genes resistant to anaerobic germination, deepwater and lodging into one geno type.  Identification of molecular markers, connected with genes resistant to these stresses, makes breeding work easier. That’s why development of rice varieties with the help of marking is of great importance for non-herbicide technologies. The locus Sub1 regulates response to ethylene and gibberellin which results in reduce of carbohydrates consumption and sprouts’ peace under water and promotes tolerance to deep watering. As donors of resistant genes Sub1 we used such varieties with the gene Sub1 as ‘BR-11’, ‘CR-1009’, ‘Inbara-3’ and ‘TDК-1’. As a recipient we took an early maturing variety ‘Novator’. We also used micro satellite markers on the gene Sub1. The identification of the gene Sub1 was carried out by the method of molecular marking with the use of specific primers on the basis of PCR. During the work in 2013-2014 we carried out hybridization and received hybrids F1-F2 of the variety ‘Novator’ with four Asian rice varieties carrying the gene Sub1.  Due to studies with the help of present biotechnologies together with traditional breeding methods we developed early maturing rice varieties with the gene Sub1, suitable for growing in the Rostov region.

рисгибриддонорустойчивость к затоплениюмолекулярный маркерПЦР-анализricehybriddonortolerance (resistance) to deep wateringmolecular markerPCR-analysisReferencesFAOSTAT, 2014 http: //faostat3.fao.org/browse/Q/QC/EFAOSTAT, 2014 http: //faostat3.fao.org/browse/Q/QC/ECatling, H.D. Rice in deep water / International Rice Research Institute, Manila, Philippines // Macmillan, London, 1992. – 542 pp.Catling, H.D. Rice in deep water / International Rice Research Institute, Manila, Philippines // Macmillan, London, 1992. – 542 pp.Vergara, B.S., Jackson M.B., De Datta S.K. Deepwater rice and its response to deep-water stress // In: Climate and Rice. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines, 1976. – P.301.Vergara, B.S., Jackson M.B., De Datta S.K. Deepwater rice and its response to deep-water stress // In: Climate and Rice. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines, 1976. – P.301.Kende, H., Knaap E., Cho H.T. Deepwater Rice: A Model Plant to Study Stem Elongation // Plant Physiology, 1998. – V.118. – №4. – P.1105-1110.Kende, H., Knaap E., Cho H.T. Deepwater Rice: A Model Plant to Study Stem Elongation // Plant Physiology, 1998. – V.118. – №4. – P.1105-1110.Hattori, Y., Nagai K., Furukawa S., Song X.J., Kawano R., Sakakibara H., Wu J.Z., Matsumoto T., Yoshimura A., Kitano H., Matsuoka M., Mori H., Ashikari M. The ethylene response factors Snorkel1 and Snorkel2 allow rice to adapt to deep water // Nature, 2009. – 460. – P.1026-1031.Hattori, Y., Nagai K., Furukawa S., Song X.J., Kawano R., Sakakibara H., Wu J.Z., Matsumoto T., Yoshimura A., Kitano H., Matsuoka M., Mori H., Ashikari M. The ethylene response factors Snorkel1 and Snorkel2 allow rice to adapt to deep water // Nature, 2009. – 460. – P.1026-1031.Hattori, Y., Nagai K., Mori H., Kitano H., Matsuoka M., Ashikari M. Mapping of three QTLs that regulate internode elongation in deepwater rice // Breeding Science, 2008. – 58. – P.39-46.Hattori, Y., Nagai K., Mori H., Kitano H., Matsuoka M., Ashikari M. Mapping of three QTLs that regulate internode elongation in deepwater rice // Breeding Science, 2008. – 58. – P.39-46.Xu, K., Mackill D.J. A major locus for submergence tolerance mapped on rice chromosome 9 // Molecular Breeding, 1996. – 2. – P.219-224.Xu, K., Mackill D.J. A major locus for submergence tolerance mapped on rice chromosome 9 // Molecular Breeding, 1996. – 2. – P.219-224.Xu, K., Xu X., Fukao T., Canlas P., Maghirang-Rodriguez R., Heuer S., Ismail A.M., Bailey-Serres J., Ronald P.C., Mackill D.J. Sub1A is an ethylene-response-factor like gene that confers submergence tolerance to rice // Nature, 2006. – 442. – P.705-708.Xu, K., Xu X., Fukao T., Canlas P., Maghirang-Rodriguez R., Heuer S., Ismail A.M., Bailey-Serres J., Ronald P.C., Mackill D.J. Sub1A is an ethylene-response-factor like gene that confers submergence tolerance to rice // Nature, 2006. – 442. – P.705-708.HilleRisLambers, D., Seshu D.V. Some ideas on breeding procedures and requirements for deepwater rice improvement // In: Proceedings of the 1981 International Deepwater Rice Workshop. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines, 1982. – P.29-44.HilleRisLambers, D., Seshu D.V. Some ideas on breeding procedures and requirements for deepwater rice improvement // In: Proceedings of the 1981 International Deepwater Rice Workshop. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines, 1982. – P.29-44.Septiningsih, E.M., Pamplona A.M., Sanchez D.L., Neeraja C.N., Vergara G.V., Heuer S., Ismail A.M., Mackill D.J. Development of submergence-tolerant rice cultivars: The Sub1 locus and beyond // Annals of Botany, 2009. –103. – P.151-160.Septiningsih, E.M., Pamplona A.M., Sanchez D.L., Neeraja C.N., Vergara G.V., Heuer S., Ismail A.M., Mackill D.J. Development of submergence-tolerant rice cultivars: The Sub1 locus and beyond // Annals of Botany, 2009. –103. – P.151-160.Mackill, D.J., Amante M.M., Vergara B.S., Sarkarung S. Improved semidwarf rice lines with tolerance to submergence of seedlings // Crop Science, 1993. – 33. – P.749-753.Mackill, D.J., Amante M.M., Vergara B.S., Sarkarung S. Improved semidwarf rice lines with tolerance to submergence of seedlings // Crop Science, 1993. – 33. – P.749-753.Марченко, Д.М. Типы наследования высоты растений, длины колоса, числа и массы зерна с колоса у гибридов F2 озимой пшеницы / Д.М. Марченко, П.И. Костылев, Т.А. Гричаникова // Зерновое хозяйство России. – 2013. – №1(25). – С.17-26.Marchenko, D.M. Types of inheritance of plant height, ear length, number and mass of grain of winter wheat hybrids F2 / D.M. Marchenko, P.I. Kostylev, T.V. Grichanikova // Grain Economy of Russia. – 2013. – №1(25). – P. 17-26.Костылев, П.И. Получение линий риса с генами устойчивости к длительному затоплению / П.И. Костылев, А.А. Редькин, А.В. Усатов, М.С. Макаренко // Материалы VII Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития», 17-20 марта 2015 г. – М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», 2015. – С.35-36.Kostylev, P.I. Selection of rice lines with genes tolerant to deep water / P.I. Kostylev, A.A. Redkin, A.V. Usatov, M.S. Makarenko // Materials of the VII Moscow International Congress “Biotechnologies: state and perspectives of development”, 17-20 of March, 2015. – M.: ZAO “Expo-BioChem-Technologies”, 2015. – P. 35-36.

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