Генетические маркеры хозяйственно-ценных признаков картофеля

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-16-04073-П

НазваниеГенетические маркеры хозяйственно-ценных признаков картофеля

Руководитель Кочетов Алексей Владимирович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" , Новосибирская обл

Конкурс №5016 - Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (исследования в области картофелеводства и птицеводства)

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-106 - Растениеводство

Ключевые слова картофель, селекция, маркер-ориентированная селекция, диагностические ДНК-маркеры, фитопатогены, золотистая картофельная нематода, гены устойчивости, гены биосинтеза антоцианов, нуклеазы

Код ГРНТИ34.23.57

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящен исследованию механизмов генетического контроля хозяйственно-ценных признаков картофеля, связанных с устойчивостью к фитопатогенам, а также с продуктивностью, сроком спелости и товарным видом. Проект носит интеграционный характер, коллектив исследователей включает специалистов в области генетического разнообразия картофеля (ВИР РАН), фитопатологии (ВИЗР РАН) и молекулярной генетики (ИЦиГ СО РАН). В качестве материала для исследований будут взяты образцы картофеля из коллекции ВИР (коллекционные образцы Solanum phureja и других андийских культурных видов, образцы отдельных диких видов (например, S. stoloniferum, S. hiertingii) - источников устойчивости к изучаемым патогенам, сорта и гибриды Solanum tuberosum), контрастные по устойчивости к цистообразующим нематодам и фитофторозу. В качестве метода для исследования механизмов устойчивости будет использовано генетическое картирование на присутствие аллелей известных генов устойчивости, а также сравнительный анализ транскриптомов, позволяющий реконструировать изменения в паттернах экспрессии генов и основные события, происходящие в клетках растений на молекулярном уровне. Исследование транскриптомных данных также будет использовано для поиска новых R-генов, обеспечивающих устойчивость к значимым патогенам картофеля. Этот подход основан на поиске различий по экспрессии потенциальных R-генов, относящихся к семейству NBS-LRR или других известных рецепторов, запускающих специфический защитный ответ. Полученные данные планируется использовать для отечественных селекционных программ (разработка и апробация маркеров для целевого отбора ценных генотипов, интродукция новых генов устойчивости). Актуальность проекта связана в том числе и со значимостью фитофтороза как одного из самых опасных заболеваний картофеля, а также с необходимостью интродукции новых генов устойчивости к карантинному вредителю Globodera pallida и опережающей селекции в этом направлении. Проект включает следующие направления исследований. Изучение коллекции сортов, селекционных клонов, оригинальных гибридов, образцов культурных и отдельных диких видов картофеля на устойчивость/восприимчивость к разным патотипам золотистой и бледной картофельной нематоды и разным расам фитофторы и связь этого признака с присутствием маркеров к известным генам устойчивости. Отобранные перспективные источники будут включаться в селекционный процесс для пирамидирования генов устойчивости и создания новых сортов с долговременной устойчивостью. Второе направление работы связано с апробацией методов маркер-контролируемого отбора в селекционной программе, направленной на получение устойчивых сортов S. tuberosum с высокой продуктивностью разных групп спелости, хорошим товарным видом. Получение и маркер-контролируемый отбор гибридных форм с использованием как известных, так и вновь созданных/создаваемых диагностических маркеров на устойчивость к карантинным заболеваниям, минимальную глубину залегания глазков, окраску кожуры, продуктивность, сроки цветения позволит отобрать наиболее перспективные гибридные формы для дальнейшего селекционного процесса. Для создания новых диагностических маркеров планируется использовать информацию о геномных районах, ассоциация которых с указанными свойствами выявлена в ходе GWAS-анализа отечественной выборки сортов и гибридов. Таким образом, в ходе выполнения проекта будут получены приоритетные результаты, включающие новые знания о генных сетях, контролирующих развитие и стрессоустойчивость картофеля, и разработанные новые подходы для маркер-ориентированного отбора ценных генотипов в рамках отечественных селекционных программ. Проект посвящен исследованию механизмов генетического контроля хозяйственно-ценных признаков картофеля, связанных с устойчивостью к фитопатогенам, а также с продуктивностью, сроком спелости и товарным видом. Проект носит интеграционный характер, коллектив исследователей включает специалистов в области генетического разнообразия картофеля (ВИР РАН), фитопатологии (ВИЗР РАН) и молекулярной генетики (ИЦиГ СО РАН). В качестве материала для исследований будут взяты образцы картофеля из коллекции ВИР (коллекционные образцы Solanum phureja и других андийских культурных видов, образцы отдельных диких видов (например, S. stoloniferum, S. hiertingii) - источников устойчивости к изучаемым патогенам, сорта и гибриды Solanum tuberosum), контрастные по устойчивости к цистообразующим нематодам и фитофторозу. В качестве метода для исследования механизмов устойчивости будет использовано генетическое картирование на присутствие аллелей известных генов устойчивости, а также сравнительный анализ транскриптомов, позволяющий реконструировать изменения в паттернах экспрессии генов и основные события, происходящие в клетках растений на молекулярном уровне. Исследование транскриптомных данных также будет использовано для поиска новых R-генов, обеспечивающих устойчивость к значимым патогенам картофеля. Этот подход основан на поиске различий по экспрессии потенциальных R-генов, относящихся к семейству NBS-LRR или других известных рецепторов, запускающих специфический защитный ответ. Полученные данные планируется использовать для отечественных селекционных программ (разработка и апробация маркеров для целевого отбора ценных генотипов, интродукция новых генов устойчивости). Актуальность проекта связана в том числе и со значимостью фитофтороза как одного из самых опасных заболеваний картофеля, а также с необходимостью интродукции новых генов устойчивости к карантинному вредителю Globodera pallida и опережающей селекции в этом направлении. Проект включает следующие направления исследований. Изучение коллекции сортов, селекционных клонов, оригинальных гибридов, образцов культурных и отдельных диких видов картофеля на устойчивость/восприимчивость к разным патотипам золотистой и бледной картофельной нематоды и разным расам фитофторы и связь этого признака с присутствием маркеров к известным генам устойчивости. Отобранные перспективные источники будут включаться в селекционный процесс для пирамидирования генов устойчивости и создания новых сортов с долговременной устойчивостью. Второе направление работы связано с апробацией методов маркер-контролируемого отбора в селекционной программе, направленной на получение устойчивых сортов S. tuberosum с высокой продуктивностью разных групп спелости, хорошим товарным видом. Получение и маркер-контролируемый отбор гибридных форм с использованием как известных, так и вновь созданных/создаваемых диагностических маркеров на устойчивость к карантинным заболеваниям, минимальную глубину залегания глазков, окраску кожуры, продуктивность, сроки цветения позволит отобрать наиболее перспективные гибридные формы для дальнейшего селекционного процесса. Для создания новых диагностических маркеров планируется использовать информацию о геномных районах, ассоциация которых с указанными свойствами выявлена в ходе GWAS-анализа отечественной выборки сортов и гибридов. Таким образом, в ходе выполнения проекта будут получены приоритетные результаты, включающие новые знания о генных сетях, контролирующих развитие и стрессоустойчивость картофеля, и разработанные новые подходы для маркер-ориентированного отбора ценных генотипов в рамках отечественных селекционных программ.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Хютти А.В., Рыбаков Д.А.,Гавриленко Т.А., Афанасенко О.С. Устойчивость к возбудителям фитофтороза и глободероза современного сортимента картофеля и его фитосанитарное состояние в различных агроклиматических зонах европейской части России Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2020)

2. Кочетов А.В., Егорова А.А., Глаголева А.Ю., Стрыгина К.В., Хлесткина Е.К., Герасимова С.В., Шатская Н.В., Васильев Г.В., Афонников Д.А., Шмаков Н.А., Антонова О.Ю., Алпатьева Н.В., Хютти А., Афанасенко О.С., Гавриленко Т.А. The mechanism of potato resistance to Globodera rostochiensis: comparison of root transcriptomes of resistant and susceptible Solanum phureja genotypes BMC Plant Biology (год публикации - 2020)

3. Мироненко Н.В., Рогозина Е.В., Гурина А.A., Хютти А.В., Чалая Н.А., Афанасенко О.С. Дикие родичи и межвидовые гибриды картофеля – исходный материал для селекции на устойчивость к золотистой нематоде Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, том 181, выпуск 43 (год публикации - 2020)

4. Мироненко Н.В., Гавриленко Т.А., Хютти А.В., Афанасенко О.С. Потенциально опасные для отечественного картофелеводства карантинные виды и патотипы нематод: изменчивость популяций и генетика устойчивости к картофелю Вавиловский журнал генетики и селекции, 24(7):705-721 (год публикации - 2020)
10.18699/VJ20.665

5. Кочетов А.В., Гавриленко Т.А., Афанасенко О.С. Новые генетические технологии для защиты от паразитических нематод Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2021)

6. Тоцкий И.В., Розанова И.В., Сафонова А.Д., Батов А.С., Гуреева Ю.А., Кочетов А.В., Хлесткина Е.К. Геномные районы Solanum tuberosum L., ассоциированные с глубиной залегания глазков Вавиловский журнал генетики и селекции, 24(5): 465-473. (год публикации - 2020)
10.18699/VJ20.638

7. Тоцкий И.В., Розанова И.В., Сафонова А.Д., Батов А.С., Гуреева Ю.А., Хлесткина Е.К., Кочетов А.В. Генотипирование образцов картофеля коллекции ГенАгро ИЦиГ СО РАН с применением ДНК-маркеров генов устойчивости к фитопатогенам Вавиловский журнал генетики и селекции (год публикации - 2021)

Публикации