zhrosЗерновое хозяйство РоссииGrain Economy of Russia2079-87252079-8733Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской»10.31367/2079-8725-2024-94-5-71-77zhros-2815Research ArticleСЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙPLANT BREEDING AND SEED PRODUCTION OF AGRICULTURAL CROPSВыявление образцов риса с генами устойчивости к пирикуляриозу Рi-2 и Рi-bIdentification of rice samples with rice blast resistance genes Pi-2 and Pi-bhttps://orcid.org/0000-0002-7285-5580ШумскаяО. В.ShumskayaO. V.

младший научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

junior researcher of the laboratory for cell breeding

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok Str., 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

oksana-shumskaya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2046-4000ВожжоваН. Н.VozhzhovaN. N.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

Candidate of Agricultural Sciences, senior researcher of the laboratory for cell breeding

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok Str., 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

nvozhzh@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1477-3285ЖогалеваО. С.ZhogalevaO. S.

младший научный сотрудник лаборатории клеточной селекции

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

junior researcher of the laboratory for cell breeding

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok Str., 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

os.zogaleva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1477-3285ХахулинаЮ. А.KhakhulinaYu. A.

техник-исследователь лаборатории клеточной селекции

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

technician-researcher of the laboratory for cell breeding

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok Str., 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

khakhulina.yulya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4371-6848КостылевП. И.KostylevP. I.

доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник лаборатории селекции и семеноводства риса

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

Doctor of Agricultural Sciences, professor, main researcher of the laboratory for rice breeding and seed production

347740, Rostov region, Zernograd, Nauchny Gorodok Str., 3; e-mail: vniizk30@mail.ru

p-kostylev@mail.ruФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»РоссияFSBSI Agricultural Research Center “Donskoy”Russian Federation2024131120241657177Copyright © Шумская О.В., Вожжова Н.Н., Жогалева О.С., Хахулина Ю.А., Костылев П.И., 20242024Шумская О.В., Вожжова Н.Н., Жогалева О.С., Хахулина Ю.А., Костылев П.И.Shumskaya O.V., Vozhzhova N.N., Zhogaleva O.S., Khakhulina Y.A., Kostylev P.I.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/2815

Так как пирикуляриоз – болезнь, наносящая значительный вред рису во всем мире, то актуальной задачей является интенсивное создание генотипов, резистентных к данному заболеванию. Использование технологий молекулярной биологии, новых биотехнологических подходов и молекулярно-генетических методов позволяет создавать устойчивые к болезням сорта при сокращении сроков их создания, что играет важную роль в выращивании кοнкуpентοcпοcοбнοй продукции. В данной статье освещены результаты оценки образцов риса, созданных в ФГБНУ «АНЦ «Донской» на устойчивость к пирикуляриозу. В качестве объекта исследования выступали новые образцы, созданные в лаборатории селекции и семеноводства риса. В 2022–2023 гг. был выполнен скрининг 187 образцов риса. В них определялось наличие гена устойчивости к пирикуляриозу Pi-2. 115 образцов оценивали по гену резистентности к пирикуляриозу Pi-b. Геномную ДНК выделяли из молодых листьев риса. После оценки количества и качества выделенной ДНК проводили полимеразную цепную реакцию на целевые гены Pi-2 и Pi-b. Для идентификации аллелей искомых генов использовали специфические внутригенные молекулярные SSR-маркеры доминантного (для Pi-2) и кодоминантного (для Pi-b) типа. Электрофорез полученных ампликонов выполняли на 2 %-х агарозных гелях в течение часа. Итоги анализа фиксировали в ультрафиолетовом свете и обрабатывали в программном обеспечении ImageLab 5.1. В результате проведенных исследований выявлены новые селекционные образцы риса, которые несут гены устойчивости к пирикуляриозу Pi-2 и Pi-b. Эти образцы рекомендуется использовать в дальнейшем селекционном процессе на устойчивость к пирикуляриозу.

Since rice blast is a disease that causes significant damage to rice all over the world, the intensive development of disease-resistant genotypes is of great urgency. The use of molecular biology technologies, new biotechnological approaches and molecular genetic methods allows creating disease-resistant varieties while reducing the time of their development, which plays an important role in growing competitive products. The current paper has highlighted the results of estimating rice samples developed at the FSBSI “ARC “Donskoy” for blast resistance. The objects of the study were new samples developed in the laboratory of rice breeding and seed production. In 2022–2023, there were screened one hundred eighty-seven rice samples. They were identified on a presence of the blast resistance gene Pi-2. One hundred fifteen samples were estimated for the blast resistance gene Pi-b. Genomic DNA was isolated from young rice leaves. After estimating the quantity and quality of the isolated DNA there was conducted a polymerase chain reaction for the target genes Pi-2 and Pi-b. In order to identify the alleles of the desired genes there were used specific intragenic molecular SSR markers of dominant (for Pi-2) and codominant (for Pi-b) types. Electrophoresis of the obtained amplicons was performed on 2 % agarose gels during an hour. The results of the analysis were recorded in ultraviolet light and processed in ImageLab 5.1 software. As a result of the conducted study, there were identified new rice breeding samples that carry blast resistance genes Pi-2 and Pi-b. These samples are recommended for use in the further breeding process for blast resistance.

риспирикуляриозмаркергенустойчивостьPi-2Pi-bricerice blastmarkergeneresistancePi-2Pi-bReferencesГученко, С.С. Оценка линий удвоенных гаплоидов риса по морфобиологическим признакам // Вестник ДВО РАН. 2022. № 3. С. 42–48. DOI: 10.37102/0869-7698_2022_223_03_4Guchenko, S.S. Otsenka linii udvoennykh gaploidov risa po morfobiologicheskim priznakam [Estimation of doubled haploid rice lines according to morphobiological traits] // Vestnik DVO RAN. 2022. № 3. S. 42–48. DOI: 10.37102/0869-7698_2022_223_03_4Зеленский Г.Л., Зеленская О.В. Селекция риса на повышение его продуктивности (обзор) // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2024. Т. 185, № 1. С. 212–223. DOI: 10.30901/2227-8834-2024-1-212-223Zelenskii G.L., Zelenskaya O.V. Selektsiya risa na povyshenie ego produktivnosti (obzor) [Rice breeding to increase its productivity (review)] // Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii. 2024. T. 185, № 1. S. 212–223. DOI: 10.30901/2227-8834-2024-1-212-223Илюшко М.В., Ромашова М.В., Фисенко П.В., Суницкая Т.В., Гученко С.С., Лелявская В.Н. Идентификация гена устойчивости риса к пирикуляриозу Pi-ta в коллекционных образцах и дальневосточных сортах риса методом молекулярного маркирования // Вестник защиты растений. 2019. Т. 99, № 1. С. 36–39. DOI: 10.31993/2308-6459-2019-1(99)-36-39Ilyushko M.V., Romashova M.V., Fisenko P.V., Sunitskaya T.V., Guchenko S.S., Lelyavskaya V.N. Identifikatsiya gena ustoichivosti risa k pirikulyariozu Pi-ta v kollektsionnykh obraztsakh i dal'nevostochnykh sortakh risa metodom molekulyarnogo markirovaniya [Identification of the rice blast resistance gene Pi-ta in the collection samples and the Far Eastern rice varieties by molecular marking] // Vestnik zashchity rastenii. 2019. T. 99, № 1. S. 36–39. DOI: 10.31993/2308-6459-2019-1(99)-36-39Коротенко Т.Л., Брагина О.А., Супрун И.И., Мухина Ж.М., Епифанович Ю.В., ПетрухненкоА.А., Хорина Т.А. Резистентность к возбудителю пирикуляриоза и морфобиологические особенности генотипов коллекции Oryza sativa L. из разных экологогеографических групп в условиях Кубанской зоны рисосеяния // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. Т. 22, № 1. С. 69–78. DOI: 10.18699/VJ18.333Korotenko T.L., Bragina O.A., Suprun I.I., Mukhina Zh. M., Epifanovich Yu. V., Petrukhnenko A.A., Khorina T.A. Rezistentnost' k vozbuditelyu pirikulyarioza i morfobiologicheskie osobennosti genotipov kollektsii Oryza sativa L. iz raznykh ekologogeograficheskikh grupp v usloviyakh Kubanskoi zony risoseyaniya [Resistance to the blast pathogen and morphobiological features of the genotypes of the Oryza sativa L. from different ecogeographical groups in the Kuban rice-growing area] // Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii. 2018. T. 22, № 1. S. 69–78. DOI: 10.18699/VJ18.333Мынбаева Д.О., Усенбеков Б.Н., Амирова А.К., Жунусбаева Ж.К. Пирикуляриоз риса и методы борьбы // Вестник Карагандинского университета. Серия «Биология. Медицина. География». 2023. Т. 109, № 1. С. 98–109. DOI: 10.31489/2023BMG1/98-109Mynbaeva D.O., Usenbekov B.N., Amirova A.K., Zhunusbaeva Zh. K. Pirikulyarioz risa i metody bor'by [Rice blast and control methods] // Vestnik Karagandinskogo Universiteta. Seriya «Biologiya. Meditsina. Geografiya». 2023. T. 109, № 1. S. 98–109. DOI: 10.31489/2023BMG1/98-109Супрун И.И., Ильницкая Е.Т., Мухина Ж.М. Создание внутригенного ДНК-маркера гена устойчивости к пирикуляриозу риса Pi-b и его использование в практической селекции // Сельскохозяйственная биология. 2007. № 5. С. 63–66.Suprun I.I., Il'nitskaya E. T., Mukhina Zh. M. Sozdanie vnutrigennogo DNK-markera gena ustoichivosti k pirikulyariozu risa Pi-b i ego ispol'zovanie v prakticheskoi selektsii [Development of an intragenic DNA marker of the rice blast resistance gene Pi-b and its use in practical breeding] // Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2007. № 5. S. 63–66.Шумская О.В., Вожжова Н.Н., Жогалева О.С., Дубина А.Ю., Костылев П.И. Идентификация генов устойчивости к пирикуляриозу риса Pi-1, Pi-2, Pi-33, Pi-40, Pi-ta, Pi-b // Зерновое хозяйство России. 2023. Т. 15, № 5. С. 30–38. DOI: 10.31367/2079-8725-2023-88-5-30-38Shumskaya O.V., Vozhzhova N.N., Zhogaleva O.S., Dubina A. Yu., Kostylev P.I. Identifikatsiya genov ustoichivosti k pirikulyariozu risa Pi-1, Pi-2, Pi-33, Pi-40, Pi-ta, Pi-b [Identification of the rice blast resistance genes Pi-1, Pi-2, Pi-33, Pi-40, Pi-ta, Pi-b] // Zernovoe khozyaistvo Rossii. 2023. T. 15, № 5. S. 30–38. DOI: 10.31367/2079-8725-2023-88-5-30-38Jiang H., Li Z., Liu J., Shen Z., Gao G., Zhang Q. Development and evaluation of improved lines with broad-spectrum resistance to rice blast using nine resistance genes // Rice. 2019. Vol. 12, № 1. P. 29. DOI: 10.1186/s12284–019–0292-zJiang H., Li Z., Liu J., Shen Z., Gao G., Zhang Q. Development and evaluation of improved lines with broad-spectrum resistance to rice blast using nine resistance genes // Rice. 2019. Vol. 12, № 1. P. 29. DOI: 10.1186/s12284–019–0292-zKadeawi S., Swaruno Nasution A., Hairmansis A., Telebanco-Yanoria M.J., Obara M., Hayashi N., Fukuta Y. Pathogenicity of isolates of the rice blast pathogen (Pyricularia oryzae) from Indonesia // Plant Disease. 2021. Vol. 105, № 3. Р. 675–683. DOI: 10.1094/PDIS-05-20-0949-REKadeawi S., Swaruno Nasution A., Hairmansis A., Telebanco-Yanoria M.J., Obara M., Hayashi N., Fukuta Y. Pathogenicity of isolates of the rice blast pathogen (Pyricularia oryzae) from Indonesia // Plant Disease. 2021. Vol. 105, № 3. R. 675–683. DOI: 10.1094/PDIS-05-20-0949-REShinoda H., Toriyama K., Yunoki T., Ezuka A., Sakurai Y. Studies in the varietal resistance of rice to blast. 6. Linkage relationship of blast resistance genes (in Japanese with English summary) // Annu. Rev. Chugoku Natl. Agric. Exp. Stn. 1971. Vol. 20, P. 1–25.Shinoda H., Toriyama K., Yunoki T., Ezuka A., Sakurai Y. Studies in the varietal resistance of rice to blast. 6. Linkage relationship of blast resistance genes (in Japanese with English summary) // Annu. Rev. Chugoku Natl. Agric. Exp. Stn. 1971. Vol. 20, P. 1–25.Singh A.K., Ponnuswamy R., Srinivas Prasad M., Sundaram R.M., Hari Prasad A.S., Senguttuvel P., Kempa Raju K.B., Sruthi K. Improving blast resistance of maintainer line DRR 9B by transferring broad spectrum resistance gene Pi2 by marker assisted selection in rice // Physiology and Molecular Biology of Plants. 2023. Vol. 29(2), P. 253–262. DOI: 10.1007/s12298-023-01291-ySingh A.K., Ponnuswamy R., Srinivas Prasad M., Sundaram R.M., Hari Prasad A.S., Senguttuvel P., Kempa Raju K.B., Sruthi K. Improving blast resistance of maintainer line DRR 9B by transferring broad spectrum resistance gene Pi2 by marker assisted selection in rice // Physiology and Molecular Biology of Plants. 2023. Vol. 29(2), P. 253–262. DOI: 10.1007/s12298-023-01291-yVasudevan K., Vera Cruz C.M., Gruissem W., Bhullar N.K. Geographically Distinct and Domain-Specific Sequence Variations in the Alleles of Rice Blast Resistance Gene Pib // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7, Article number: 915. DOI: 10.3389/fpls.2016.00915Vasudevan K., Vera Cruz C.M., Gruissem W., Bhullar N.K. Geographically Distinct and Domain-Specific Sequence Variations in the Alleles of Rice Blast Resistance Gene Pib // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7, Article number: 915. DOI: 10.3389/fpls.2016.00915Wang Y., Tang S., Guo N., An R., Ren Z., Hu S., Wei X., Jiao G., Xie L., Wang L., Chen Y., Zhao F., Tang S., Hu P., Sheng Z. Pyramiding Rice Blast Resistance Gene Pi2 and Fragrance Gene badh2. // Agronomy. 2023. Vol. 13(2), Article number: 589. DOI: 10.3390/agronomy13020589Wang Y., Tang S., Guo N., An R., Ren Z., Hu S., Wei X., Jiao G., Xie L., Wang L., Chen Y., Zhao F., Tang S., Hu P., Sheng Z. Pyramiding Rice Blast Resistance Gene Pi2 and Fragrance Gene badh2. // Agronomy. 2023. Vol. 13(2), Article number: 589. DOI: 10.3390/agronomy13020589Wang Z.X., Yano M., Yamanouchi U., Iwamoto M., Monna L., Hayasaka H., Katayose Y., Sasaki T. The Pib gene for rice blast resistance belongs to the nucleotide binding and leucinerich repeat class of plant disease resistance genes. // Plant Journal. 1999. Vol. 19(1), P. 55–64. DOI: 10.1046/j.1365-313x.1999.00498.xWang Z.X., Yano M., Yamanouchi U., Iwamoto M., Monna L., Hayasaka H., Katayose Y., Sasaki T. The Pib gene for rice blast resistance belongs to the nucleotide binding and leucinerich repeat class of plant disease resistance genes. // Plant Journal. 1999. Vol. 19(1), P. 55–64. DOI: 10.1046/j.1365-313x.1999.00498.x

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