Идентификация генов устойчивости к пирикуляриозу риса Pi-1, Pi-2, Pi-33, Pi-40, Pi-ta, Pi-b

Рис является ценной культурой, используемой для питания во всем мире. Для создания современных урожайных и устойчивых к болезням сортов риса необходимо ускорение селекционного процесса при помощи методов молекулярной биологии. Целью наших исследований являлась идентификация аллелей шести генов устойчивости к пирикуляриозу (Pi-1, Pi-2, Pi-33, Pi-40, Pi-ta и Pi-b) у селекционных образцов риса при помощи методов MAS (маркер-ассоциированной селекции). Объектом исследования служили 446 селекционных образцов риса, переданных в лабораторию клеточной селекции для анализа селекционерами из лаборатории селекции и семеноводства риса ФГБНУ «АНЦ «Донской». Идентификация генов в них проводилась дифференцированно и была обусловлена родословной образцов. Для определения аллелей генов устойчивости к пирикуляриозу Pi-1, Pi-2 и Pi-33 были изучены все 446 образцов, для гена Pi-40 – 20 образцов, для гена Pi-ta – 316 шт. Для экстракции ДНК использовали набор «ДНК-Экстран-3» российского производства. ПЦР проводили с помощью специфических праймеров целевых генов. Идентификацию продуктов реакции выполняли на агарозных гелях после фотографирования в ультрафиолете. В результате проведенного исследования были выделены образцы риса, которые несут от 1 до 5 генов устойчивости к пирикуляриозу в различных сочетаниях. Идентифицировано 14 образцов, которые обладают набором из 5 генов устойчивости, таких как 2723, 2724, 2727, 2728, 2729, 2730, 2733, 2735, 2736, 5007, 5671, 5673, 5450/2 и 2450/2. Информация, полученная по результатам проведенных нами исследований, далее может быть применена селекционерами для использования ценных генотипов в качестве доноров при скрещиваниях, а также для отбора перспективного селекционного материала, устойчивого к пирикуляриозу.

1. Дубина Е. В., Шиловский В. Н., Рубан М. Г., Оглы А. М., Пищенко Д. А., Балясный И. В., Макуха Ю. А., Максименко Е. П., Никитина И. Б. ДНК-технологии в селекции риса на устойчивость к пирикуляриозу // Рисоводство. 2018. № 3 (40). С. 6–12.

2. Илюшко М. В., Ромашова М. Р., Фисенко П. Ф., Суницкая Т. С., Гученко С. Г., Лелявская В. Л. Идентификация гена устойчивости риса к пирикуляриозу Pi-ta2 в коллекционных образцах и дальневосточных сортах риса методом молекулярного маркирования // Вестник защиты растений. 2019. № 1(99). С. 36–39. DOI: 10.31993/2308-6459-2019-1(99)-36-39

3. Коротенко Т. Л., Брагина О. А., Супрун И. И., Мухина Ж. М., Епифанович Ю. В., Петрухненко А. 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. № 22(1). С. 69–78. DOI: 10.18699/VJ18.333

4. Костылев П. И., Краснова Е. И., Тесля Ю. П., Аксенов А. В., Костылева Л. М., Дубина Е. В., Мухина Ж. М. Новый, устойчивый к пирикуляриозу сорт риса Пируэт // Рисоводство. 2018. № 1 (38). С. 28–34.

5. Мухина Ж. М., Мягких Ю. А., Богомаз Д., Матвеева Т. В, Токмаков С. В. Создание кодоминантного молекулярного ПЦР-маркера для идентификации гена расоспецифической устойчивости к пирикуляриозу риса Pi-ta // Рисоводство. 2008. № 7. С. 3–4.

6. Рсалиев А. С., Пахратдинова Ж. У., Амирханова Н. Т., Ыскакова Г. Ш. Идентификация источников устойчивости риса к пирикуляриозу // Известия Национальной академии наук Республики Казахстан. 2015. Т. 5, № 311. С. 84–91.

7. Супрун 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.

8. Супрун И. И., Ковалев В. С., Шиловский В. Н. Разработка мультиплексной ДНК-маркерной системы идентификации генов устойчивости риса к пирикуляриозу Pi-40 и Pi-b [Электронный ресурс] // Научный журнал КубГАУ. 2013. № 94(10). 2013. URL: http://ej.kubagro.ru/2013/10/pdf/19.pdf (дата обращения: 31.03.2023).

9. Asibi A. E., Chai Q., Coulter J. A. Rice Blast: a disease with implications for global food security // Agronomy. 2019. Vol. 9, Iss. 8. Р. 451. DOI: 10.3390/agronomy9080451

10. El-Abbasi I. H., Khalil A. A., Awad H. M., Shoala T. Nano-diagnostic technique for detection of rice pathogenic fungus Pyricularia oryzae // Indian Phytopathology. 2020. Vol. 73, P. 673–682. DOI: 10.1007/s42360-020-00254-7

11. Fuentes J. L., Correa-Victoria F. J., Escobar F., Prado G., Aricapa G., Dukue M. C., Tohme J. Identification of microsatellite markers linked to the blast resistance gene Pi-1(t) in rice. // Euphytica. 2008. Vol. 160, P. 295–304. DOI: 10.1007/s10681-007-9497-0

12. Jiang J., Mou T., Yu H., Zhou F. Molecular breeding of thermo-sensitive genic male sterile (TGMS) lines of rice for blast resistance using Pi2 gene. // Rice. 2015. Vol. 8(1), Article number: 11. DOI: 10.1186/s12284-015-0048-3

13. Khayitov M. Y., Qalandarov B. I., Ergashev M. A., Axtamov M. A. Study of rice genotypes and their use in the process of selection // E3S Web Conferences. 2021. Vol. 244, Article number: 02001. DOI: 10.1051/e3sconf/202124402001

14. Mullis K., Faloona F., Scharf S. Specific enzymatic amplification of DNA in vitro: The polymerase chain reaction // Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 1986. Vol. 51, Iss. 2. P. 263–273. DOI: 10.1101/sqb.1986.051.01.032

15. Yadav A., Sharma A., Kumar A., Yadav R., Kumar R. SSR based molecular profiling of elite cultivars of basmati rice (Oryza sativa L.) // Research Journal of Biotechnology. 2021. Vol. 16, № 12. P. 55–63. DOI: 10.25303/1612rjbt5563

16. Yulensri Y., Noveri A. Efektifitas formulasi cair konsorsium bakteri sebagai pengendali hama dan penyakit pada padi sawah organik // Jurnal Ilmiah Inovasi. 2020. Vol. 20, Iss. 3. P. 35–40. DOI: 10.25047/jii.V20i3.2366

17. Sahu P. K., Sao R., Choudhary D. K., Thada A., Kumar V., Mondal S., Das B. K., Jankuloski L., Sharma D. Advancement in the Breeding, Biotechnological and Genomic Tools towards Development of Durable Genetic Resistance against the Rice Blast Disease // Plants. 2022. Vol. 11, Iss.18. Article number: 2386. DOI: 10.3390/plants11182386

18. Sharma R. C., Shrestha S. M., Pandey M. P. Inheritance of Blast Resistance and Associated Microsatellite Markers in Rice Cultivar ‘Laxmi’ // Journal of Phytopathology. 2007. Vol. 155, Iss. 11–12. P. 749–753. DOI: 10.1111/j.1439-0434.2007.01298.x