zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»zhros-265Research ArticleРАСТЕНИЕВОДСТВО И СЕЛЕКЦИЯPLANT-GROWING AND PLANT-BREEDINGВЫВЕДЕНИЕ СОРТОВ РИСА С ПИРАМИДИРОВАННЫМИ ГЕНАМИ УСТОЙЧИВОСТИ К БОЛЕЗНЯМBREEDING OF RICE VARIETIES WITH PYRAMIDING GENES TOLERANT TO DISEASESКостылевП. И.KostylevP. I.

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор.

350921, Краснодар, пос. Белозерный, 3

Doctor of Agricultural Sciences, professor.

347740, Zernograd, Nauchny Gorodok, 3

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

Кандидат сельскохозяйственных наук.

350921, Краснодар, пос. Белозерный, 3

Candidate of Agricultural Sciences.

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.ruМухинаЖ. М.MukhinaZh. M.

Доктор биологических наук.

350921, Краснодар, пос. Белозерный, 3

Doctor of Biology.

350921, Krasnodar, v.Belozerny,3

agroplazma@gmail.comДубинаЕ. В.DubinaE. V.

Кандидат биологических наук.

350921, Краснодар, пос. Белозерный, 3

Candidate of Biology.

350921, Krasnodar, v.Belozerny,3

agroplazma@gmail.comФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. КалиненкоРоссияFSBSI All-Russian Research Institute of Grain Crops after I.G. KalinenkoRussian FederationФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт риса,РоссияFSBSI All-Russian Research Institute of RiceRussian Federation20153105201803108116Copyright © Костылев П.И., Краснова Е.В., Редькин А.А., Мухина Ж.М., Дубина Е.В., 20182018Костылев П.И., Краснова Е.В., Редькин А.А., Мухина Ж.М., Дубина Е.В.Kostylev P.I., Krasnova E.V., Redkin A.A., Mukhina Z.M., Dubina E.V.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/265

Рис может значительно снизить урожайность зерна при поражении опасным грибковым заболеванием – пирикуляриозом. Единичные гены устойчивости к этому патогену часто не эффективны. Поэтому актуальным является создание урожайных сортов риса, резистентных к пирикуляриозу, имеющих в одном генотипе несколько генов со своим вкладом по данному признаку.  Использование молекулярных маркеров, тесно сцепленных с генами, обеспечивающими устойчивость растений к этому патогену, значительно облегчает селекционную работу в данном направлении. Целью нашей работы является создание линий риса с пятью генами устойчивости к пирикуляриозу с помощью метода молекулярного маркирования. В качестве доноров переносимых генов устойчивости использовали линии зарубежной селекции, реципиентов – отечественные сорта Боярин и Вираж. В работе использованы микросателлитные маркеры на гены устойчивости к пирикуляриозу. Визуализацию результатов проводили с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) и электрофореза.

На первом этапе работы получены 6 гибридов от скрещивания сортов Боярин и Вираж с донорами генов Pi-l, Pi-2, Pi-33. На втором этапе работы в процессе пирамидирования удалось получить формы с этими тремя генами вместе. На третьем этапе проведена их гибридизация с донорами генов Pi-ta и Pi-b для объединения 5 генов. В результате многолетней работы по интрогрессии генов резистентности к пирикуляриозу с помощью маркерной селекции и ПЦР-анализа были получены линии риса, совмещающие в себе пять эффективных генов устойчивости к этому патогену Pi-l, Pi-2, Pi-33, Pi-ta, Pi-b.

Rice can significantly decrease the harvest of grain when it’s damaged with a dangerous fungus ‘Pyricularia grisea’ (rice blast). Single genes resistant to the pathogen are usually unefficient. That’s why it’s necessary to breed productive rice varieties, resistant to rice blast, having several genes possessing resistance in one genotype. Using molecular markers closely connected with genes which make the plants resistant to the pathogen, significantly facilitates the breeding. The purpose of the work is to breed a line of rice with five genes resistant to rice blast using a molecular marking method.  We used the lines of foreign breeding as donors of resistant genes and domestic varieties ‘Boyarin’ and ‘Virazh’ as recipients. In the work there were used micro satellite markers on genes resistant to rice blast. The results were visualized by polymerase chain reaction (PCR) and electrophoresis.

At the first stage we received 6 hybrids from a cross breeding of recipients ‘Boyarin’ and ‘Virazh’ and donors Pi-l, Pi-2, Pi-33. At the second stage during the process of pyramiding we managed to receive the varieties with these three genes together. At the third stage we carried out the hybridization with donors Pi-ta and Pi-b to combine 5 genes.

As a result of long-term work in introgression of the genes resistant to rice blast with the help of marking selection and PCR-analysis we obtained rice lines, combining five genes Pi-l, Pi-2, Pi-33, Pi-ta, Pi-b resistant to the pathogen. 

рисгибридпририкуляриозустойчивостьпирамидирование геновмаркерная селекцияПЦР-анализricehybridrice blast (Pyricularia grisea)resistancepyramiding of genesmarking breeding (selection)PCR-analysisReferencesCorrea-Victoria, F.J. Gene combinations in rice for the development of durable resistance to Pyricularia grisea in Colombia / Correa-Victoria F.J., Tharreau D., Martinez C., Vales M. et al. // Proc. 3rd Int. Temperate Rice Conference, Punta del Este, 2003.1. Correa-Victoria, F.J. Gene combinations in rice for the development of durable resistance to Pyricularia grisea in Colombia / Correa-Victoria F.J., Tharreau D., Martinez C., Vales M. et al. // Proc. 3rd Int. Temperate Rice Conference, Punta del Este, 2003.Silue, D. Evidence for a gene-for-gene relationship in the Oryza sativa - Magnaporthe grisea pathosystem/ Silue, D., Notteghem J.L., Tharreau D. // Phytopathology, 1992. –82. – Р.577-580.Silue, D. Evidence for a gene-for-gene relationship in the Oryza sativa - Magnaporthe grisea pathosystem/ Silue, D., Notteghem J.L., Tharreau D. // Phytopathology, 1992. –82. – Р.577-580.Chao, C.T. Genetic analysis of resistance/susceptibility in individual F3 families of rice against strains of Magnaporthe grisea containing different genes for avirulence/ C.T. Chao, K.A. Moldenhauer, A.H. Ellingboe // Euphytica, 1999. –109. – Р.183-190.Chao, C.T. Genetic analysis of resistance/susceptibility in individual F3 families of rice against strains of Magnaporthe grisea containing different genes for avirulence/ C.T. Chao, K.A. Moldenhauer, A.H. Ellingboe // Euphytica, 1999. –109. – Р.183-190.Mackill, D.J. Inheritance of blast resistance in near-isogenic lines of rice/ D.J.Mackill, J.M. Bonman // Phytopathology, 1992. –82. – Р.746-749.Mackill, D.J. Inheritance of blast resistance in near-isogenic lines of rice/ D.J.Mackill, J.M. Bonman // Phytopathology, 1992. –82. – Р.746-749.Yu, Z.H. Molecular mapping of genes for resistance to rice blast (Pyricularia grisea Sacc.)/ Z.H. Yu, D.J. Mackill, J.M. Bonman, S.R. McCouch, E. Guideroni, J.L. Notteghem, S.D. Tanksley// Theor. Appl. Genet., 1996. – 93. – Р.859-863.Yu, Z.H. Molecular mapping of genes for resistance to rice blast (Pyricularia grisea Sacc.)/ Z.H. Yu, D.J. Mackill, J.M. Bonman, S.R. McCouch, E. Guideroni, J.L. Notteghem, S.D. Tanksley// Theor. Appl. Genet., 1996. – 93. – Р.859-863.Bryan, G.T. A single amino acid difference distinguishes resistant and susceptible alleles of the rice blast resistance gene Pi-ta/ G.T. Bryan, K. Wu, L. Farrall, Y. Jia, H.P. Hershey, S. McAdams, R. Tarchini, G. Donaldson, K. Faulk, B. Valent// Plant Cell, 2000. – 12. – Р.2033-2045.Bryan, G.T. A single amino acid difference distinguishes resistant and susceptible alleles of the rice blast resistance gene Pi-ta/ G.T. Bryan, K. Wu, L. Farrall, Y. Jia, H.P. Hershey, S. McAdams, R. Tarchini, G. Donaldson, K. Faulk, B. Valent// Plant Cell, 2000. – 12. – Р.2033-2045.Inukai, T. Allelism of blast resistance genes in near-isogenic lines of rice/ T. Inukai, R.J. Nelson, R.S. Zeigler, S. Sarkarung, D.J. Mackill, J.M. Bonman, T. Takamure, T. Kinoshita // Phytopathology, 1994. – 84. – Р.1278-1283.Inukai, T. Allelism of blast resistance genes in near-isogenic lines of rice/ T. Inukai, R.J. Nelson, R.S. Zeigler, S. Sarkarung, D.J. Mackill, J.M. Bonman, T. Takamure, T. Kinoshita // Phytopathology, 1994. – 84. – Р.1278-1283.Wang, Z.X. The Pib gene for rice blast resistance belongs to the nucleotide binding and leucine-rich repeat class of plant disease resistance genes / Z.X. Wang, M. Yano, U.Yamanouchi, M.Iwamoto, L. Monna, H. Hayasaka, Y. Katayose, T. Sasaki// Plant J., 1999. – 19. – Р.55-64.Wang, Z.X. The Pib gene for rice blast resistance belongs to the nucleotide binding and leucine-rich repeat class of plant disease resistance genes / Z.X. Wang, M. Yano, U.Yamanouchi, M.Iwamoto, L. Monna, H. Hayasaka, Y. Katayose, T. Sasaki// Plant J., 1999. – 19. – Р.55-64.Wise, R.P. Disease resistance: What’s brewing in barley genomics/ R.P. Wise // Plant Dis., 2000. – 84. – Р.1160-1170.Wise, R.P. Disease resistance: What’s brewing in barley genomics/ R.P. Wise // Plant Dis., 2000. – 84. – Р.1160-1170.Jena, K.K. Marker assisted selection – a new paradigm in plant breeding/ K.K. Jena, H.P. Moon, D.J. Mackill // Korean J. Breed., 2003. – V.35. – P. 133-140.Jena, K.K. Marker assisted selection – a new paradigm in plant breeding/ K.K. Jena, H.P. Moon, D.J. Mackill // Korean J. Breed., 2003. – V.35. – P. 133-140.Хавкин, Э.Е. Молекулярная селекция растений: ДНК-технологии создания новых сортов сельскохозяйственных культур/ Э.Е. Хавкин// Сельскохозяйственная биология, 2003. – №3. – С.26-41.Khavkin, E.E. Molecular plant breeding: DNA-technologies of breeding of new crops/ Е.Е. Khavkin // Agricultural biology, 2003. - №3. – P. 26-41.Костылев, П.И. Объединение в одном генотипе риса пяти генов устойчивости к пирикуляриозу с помощью ДНК-маркеров/ П.И. Костылев, Е.В. Краснова, А.А. Редькин, Ж.М. Мухина, Е.В. Дубина//8-я Междунар. научно-практ. конф. «Биологическая защита растений – основа стабилизации агроэкосистем», г. Краснодар, 2014. – С.25-28.Kostylev, P.I. Combination of five genes tolerant to rice blast in one genotype with the help of DNA-markers/ P.I. Kostylev, E.V. Krasnova, A.A. Redkin, Zh.M. Mukhina, E.V. Dubina// The VIII-th International science practical conference “Biological protection of plants as a basis of agro eco system stabilization”, Krasnodar, 2014. – P. 25-28.Костылев, П.И. Перенос пяти генов устойчивости риса к пирикуляриозу с помощью ДНК-маркеров/ П.И, Костылев, И.А. Шилов, Ж.М. Мухина // Вестник РАСХН.– 2014. – 1. – С.33-35.Kostylev, P.I. Transfer of five genes tolerant to rice blast with the help of DNA-markers/ P.I. Kostylev, P.I. Shilov, Zh.M. Mukhina //Vestnik of RAAS, 2014. – №1. – P.33-35.

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