Фитопотологический и молекулярный скрининг сортов картофеля отечественной селекции на устойчивость к фитофторозу (Ленинградский Государственный Университет им. А.С. Пушкина)
|
Рассмотрены молекулярные исследования 13 сортов, созданных селекционерами ЛенНИИСХ «Белогорка» и ООО Селекционная фирма «ЛиГа».
Оригинальность по Антиплагиат.ру (бесплатный) составила 70%.
Оригинальность по Антиплагиат.ру (бесплатный) составила 70%.
Основными факторами, определяющими потенциальную урожайность картофеля в Северо-Западном регионе России, являются короткий вегетационный период, непостоянство погодных условий, повышенная влажность и связанные с этими факторами заболевания. В связи с этим усилия селекционеров направлены на создание сортов картофеля ранней группы с комплексной устойчивостью к неблагоприятным абиотическим факторам, заболеваниям и вредителям, а также с высоким потенциалом продуктивности.
Фитофтороз является одним из наиболее распространенных и опасных заболеваний картофеля, вызываемым грибковым патогеном Phytophthora infestans. Это заболевание приводит к значительным убыткам в урожае и может серьезно угрожать продовольственной безопасности. В связи с этим, вопросы устойчивости сортов картофеля к фитофторозу являются актуальными и требуют серьезного исследования.
Фитопатологический и молекулярный скрининг сортов картофеля на устойчивость к фитофторозу представляет собой комплексный подход, объединяющий методы классической фитопатологии и современные молекулярно-генетические технологии. Этот подход позволяет не только оценить уровень устойчивости сортов к фитофторозу на основе фенотипических признаков, но и выявить генетические маркеры, ответственные за данное свойство.
Вредоносность фитофтороза картофеля следует рассматривать в двух аспектах: затрудняются различные перевозки картофеля в связи с принадлежностью патогена к карантинным объектам и на зараженной площади ежегодно получают низкий урожай, особенно на приусадебных участках, где почва вследствие монокультуры картофеля может быть заражена фитофторой. Стоит отметить, что возбудитель заболевания имеет высокую степень вирулентности и экологической пластичности, из-за чего в популяции патогенна появляются более приспособленные расы фитофторы.
Селекция устойчивых к фитофторозу сортов связаны с большими трудностями, но использование таких сортов обеспечивает высокий эффект в сельском хозяйстве. Подбор устойчивых сортов позволяет получить хороший стабильный урожай даже в условиях сильного заражения почвы фитофторой. В ряде случаев возделывание устойчивых сортов сельскохозяйственных культур приводит к сокращению популяций патогена в почве, а следовательно, к оздоровлению и очищению полей для выращивания последующих ценных культур, восприимчивых к заражению.
Актуальность данной темы состоит в том, что фитофтороз картофеля является одним из самых опасных заболеваний картофеля на территории Европы. На сильно зараженных полях потери урожая могут достигать 40-60% ежегодно. При неправильных условиях хранения картофеля (повышенная влажность, несоответствующий температурный режим) фитофтороз стремительно развивается и также делает непригодным для дальнейшего использования уже собранный урожай.
Ввиду активного распространения фитофтороза на территориях произрастания картофеля, в последние годы остро встает вопрос о получении и применении новых сортов, устойчивых к данному виду заболевания.
Основная трудность решения данной проблемы – высокая степень изменчивости и генетической вариабельности патогена, в связи с этими особенностями в популяциях фитофторы образуется большое количество различных физиологических рас с высоким уровнем вирулентности. Эти факторы, в купе с полигенным характером устойчивости картофеля, делают селекцию на устойчивость к фитофторозу трудоемким, длительным и непрерывным процессом.
Целью исследования является выявление сортов картофеля устойчивых к фитофторозу и взаимосвязи устойчивости с молекулярными маркерами, указывающих на устойчивость к фитофторе.
Для достижения цели ставились следующие задачи:
1) Подготовить подходящую выборку сортов и гибридов отечественной селекции для дальнейшего заражения фитофторозом;
2) Провести фенотипические исследования листьев и клубней с помощью инокулюма патогена на предмет устойчивости к фитофторозу;
3) Провести молекулярные исследования генетического материала зараженных образцов для выявления молекулярно-генетических маркеров устойчивости к фитофторозу;
4) Проанализировать полученные данные из фенотипических и молекулярных исследований образцов и их устойчивости к фитофторозу.
Объектом исследования выступает выборка сортов картофеля отечественной селекции.
Предметом исследования являются молекулярные маркеры устойчивости картофеля к патогену Phytophthora infestans.
Практическая база исследования основана на анализе работ российских и зарубежных ученых и проведении эксперимента по изучению устойчивости сортов отечественной селекции к фитофторозу.
Фитофтороз является одним из наиболее распространенных и опасных заболеваний картофеля, вызываемым грибковым патогеном Phytophthora infestans. Это заболевание приводит к значительным убыткам в урожае и может серьезно угрожать продовольственной безопасности. В связи с этим, вопросы устойчивости сортов картофеля к фитофторозу являются актуальными и требуют серьезного исследования.
Фитопатологический и молекулярный скрининг сортов картофеля на устойчивость к фитофторозу представляет собой комплексный подход, объединяющий методы классической фитопатологии и современные молекулярно-генетические технологии. Этот подход позволяет не только оценить уровень устойчивости сортов к фитофторозу на основе фенотипических признаков, но и выявить генетические маркеры, ответственные за данное свойство.
Вредоносность фитофтороза картофеля следует рассматривать в двух аспектах: затрудняются различные перевозки картофеля в связи с принадлежностью патогена к карантинным объектам и на зараженной площади ежегодно получают низкий урожай, особенно на приусадебных участках, где почва вследствие монокультуры картофеля может быть заражена фитофторой. Стоит отметить, что возбудитель заболевания имеет высокую степень вирулентности и экологической пластичности, из-за чего в популяции патогенна появляются более приспособленные расы фитофторы.
Селекция устойчивых к фитофторозу сортов связаны с большими трудностями, но использование таких сортов обеспечивает высокий эффект в сельском хозяйстве. Подбор устойчивых сортов позволяет получить хороший стабильный урожай даже в условиях сильного заражения почвы фитофторой. В ряде случаев возделывание устойчивых сортов сельскохозяйственных культур приводит к сокращению популяций патогена в почве, а следовательно, к оздоровлению и очищению полей для выращивания последующих ценных культур, восприимчивых к заражению.
Актуальность данной темы состоит в том, что фитофтороз картофеля является одним из самых опасных заболеваний картофеля на территории Европы. На сильно зараженных полях потери урожая могут достигать 40-60% ежегодно. При неправильных условиях хранения картофеля (повышенная влажность, несоответствующий температурный режим) фитофтороз стремительно развивается и также делает непригодным для дальнейшего использования уже собранный урожай.
Ввиду активного распространения фитофтороза на территориях произрастания картофеля, в последние годы остро встает вопрос о получении и применении новых сортов, устойчивых к данному виду заболевания.
Основная трудность решения данной проблемы – высокая степень изменчивости и генетической вариабельности патогена, в связи с этими особенностями в популяциях фитофторы образуется большое количество различных физиологических рас с высоким уровнем вирулентности. Эти факторы, в купе с полигенным характером устойчивости картофеля, делают селекцию на устойчивость к фитофторозу трудоемким, длительным и непрерывным процессом.
Целью исследования является выявление сортов картофеля устойчивых к фитофторозу и взаимосвязи устойчивости с молекулярными маркерами, указывающих на устойчивость к фитофторе.
Для достижения цели ставились следующие задачи:
1) Подготовить подходящую выборку сортов и гибридов отечественной селекции для дальнейшего заражения фитофторозом;
2) Провести фенотипические исследования листьев и клубней с помощью инокулюма патогена на предмет устойчивости к фитофторозу;
3) Провести молекулярные исследования генетического материала зараженных образцов для выявления молекулярно-генетических маркеров устойчивости к фитофторозу;
4) Проанализировать полученные данные из фенотипических и молекулярных исследований образцов и их устойчивости к фитофторозу.
Объектом исследования выступает выборка сортов картофеля отечественной селекции.
Предметом исследования являются молекулярные маркеры устойчивости картофеля к патогену Phytophthora infestans.
Практическая база исследования основана на анализе работ российских и зарубежных ученых и проведении эксперимента по изучению устойчивости сортов отечественной селекции к фитофторозу.
В ходе работы было проведено исследование со сравнительно небольшой выборкой отечественных сортов и гибридов картофеля на предмет устойчивости к фитофторозу картофеля. Подобного рода исследования являются крайне актуальными, так как сельскохозяйственные угодия теряют до 40-60% годового урожая картофеля. Однако стремительная генетическая изменчивость и вариабельность патогена заставляют селекционеров действовать быстро и эффективно в проверке и создании новых гибридов сельскохозяйственных культур. Поэтому задача изучения устойчивости и выявления более быстрых способов определения устойчивости сортов картофеля (скрининг с помощью метода молекулярных маркеров) крайне актуальна для селекционеров.
В данной работе рассмотрены морфологические особенности фитофторы, ее жизненный цикл и биологическая роль в экосистеме, а также достижения селекционеров в выведении устойчивых к фитофторозу сортов картофеля (источники устойчивости и уже выведенные резистентные сорта). Изучается и применяется непосредственно методика исследования в соответствии с поставленной целью – выявление сортов картофеля устойчивых к фитофторозу и взаимосвязи устойчивости с молекулярными маркерами, указывающих на устойчивость к фитофторе.
Была подготовлена выборка наиболее перспективных ортов и гибридов отечественной селекции для проверки устойчивости с помощью молекулярных и фенотипических исследований, а также изучения эффективности молекулярных маркеров.
По итогам молекулярных исследований были получены данные о наиболее устойчивых к фитофторе образцах из подготовленной выборки. При анализе молекулярных маркеров устойчивости, наиболее перспективными стали сорта Ариэль, Гранд, Мираж, а также гибриды 1923-3, 2123-2.
В результате проведенных фенотипических исследований, где собиралась информация о степени поражения листьев и клубней можно сделать выводы об уровне устойчивости образцов. С учетом всех проведенных фенотипических испытаний показали самую высокую степень устойчивости сорта Ариэль, Гранд, Мираж, Удача, Экстра и гибриды 1997-1, а 1923-3, 4582-2 и 2123-2.
С учетом всех проведенных исследований образцов, были выявлены наиболее устойчивые к фитофторозу сорта картофеля. Образцы Гранд, Мираж и 2123-2 показали самую высокую степень устойчивости. Сорта Ариэль, Удача, Экстра и гибриды 1997-1, 1923-3 и 4582-2 оказались среднеустойчивыми к фитофторе, так как отличились устойчивостью только по одному из исследуемых показателей. Остальные образцы не показали каких-либо положительных результатов в тестах и относятся к малоустойчивым или неустойчивым сортам.
Выявленные молекулярные маркеры свидетельствуют об устойчивости исследуемых сортов к фитофторозу, и результаты анализа оказались положительными. Таким образом, метод MAS для выявления перспективных сортов устойчивых к различным заболеваниям зарекомендовал себя и его дальнейшее применение в молекулярных исследованием является необходимым.
Основываясь на полученных данных, эксперимент позволил определить сорта картофеля, устойчивые к фитофторе. Выбранные молекулярные маркеры продемонстрировали высокую эффективность, что указывает на целесообразность их использования в дальнейших исследованиях устойчивости сортов картофеля к данному заболеванию.
В данной работе рассмотрены морфологические особенности фитофторы, ее жизненный цикл и биологическая роль в экосистеме, а также достижения селекционеров в выведении устойчивых к фитофторозу сортов картофеля (источники устойчивости и уже выведенные резистентные сорта). Изучается и применяется непосредственно методика исследования в соответствии с поставленной целью – выявление сортов картофеля устойчивых к фитофторозу и взаимосвязи устойчивости с молекулярными маркерами, указывающих на устойчивость к фитофторе.
Была подготовлена выборка наиболее перспективных ортов и гибридов отечественной селекции для проверки устойчивости с помощью молекулярных и фенотипических исследований, а также изучения эффективности молекулярных маркеров.
По итогам молекулярных исследований были получены данные о наиболее устойчивых к фитофторе образцах из подготовленной выборки. При анализе молекулярных маркеров устойчивости, наиболее перспективными стали сорта Ариэль, Гранд, Мираж, а также гибриды 1923-3, 2123-2.
В результате проведенных фенотипических исследований, где собиралась информация о степени поражения листьев и клубней можно сделать выводы об уровне устойчивости образцов. С учетом всех проведенных фенотипических испытаний показали самую высокую степень устойчивости сорта Ариэль, Гранд, Мираж, Удача, Экстра и гибриды 1997-1, а 1923-3, 4582-2 и 2123-2.
С учетом всех проведенных исследований образцов, были выявлены наиболее устойчивые к фитофторозу сорта картофеля. Образцы Гранд, Мираж и 2123-2 показали самую высокую степень устойчивости. Сорта Ариэль, Удача, Экстра и гибриды 1997-1, 1923-3 и 4582-2 оказались среднеустойчивыми к фитофторе, так как отличились устойчивостью только по одному из исследуемых показателей. Остальные образцы не показали каких-либо положительных результатов в тестах и относятся к малоустойчивым или неустойчивым сортам.
Выявленные молекулярные маркеры свидетельствуют об устойчивости исследуемых сортов к фитофторозу, и результаты анализа оказались положительными. Таким образом, метод MAS для выявления перспективных сортов устойчивых к различным заболеваниям зарекомендовал себя и его дальнейшее применение в молекулярных исследованием является необходимым.
Основываясь на полученных данных, эксперимент позволил определить сорта картофеля, устойчивые к фитофторе. Выбранные молекулярные маркеры продемонстрировали высокую эффективность, что указывает на целесообразность их использования в дальнейших исследованиях устойчивости сортов картофеля к данному заболеванию.