Способ создания линий капусты белокочанной (brassica oleracea), устойчивых к заболеваниям
Владельцы патента RU 2777108:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) (RU)
Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ создания линий капусты белокочанной (Brassica oleracea), устойчивых к заболеваниям, включающий отдаленную гибридизацию источника генов устойчивости к киле B. rapa-napus и создание устойчивых к киле и фузариозному увяданию растений Brassica oleracea путем беккроссирования межвидового гибридного потомства линиями капусты белокочанной, устойчивыми к фузариозному увяданию, создание устойчивых к трем заболеваниям линий Brassica oleracea проводят путем гибридизации и отбора растений пятого беккроссного поколения, полученного от отдаленной гибридизации донора генов устойчивости к сосудистому бактериозу Brassica carinata с Brassica oleracea, с созданными ранее линиями, устойчивыми к киле и фузариозному увяданию. Изобретение позволяет создать растения капусты белокочанной Brassica oleracea, устойчивые к киле, сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию. 1 пр.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в селекционных программах по созданию F1-гибридов капусты с групповой устойчивостью к болезням.
Известны способы интрогрессии в геном СС (B.oleracea) доминантных локусов устойчивости к киле из генома АА (B.rapa) (J Plant Growth Regul 28, 2009, P. 265-281. https://doi.org/10.1007/s00344-009-9100-0) и начальных этапов интрогрессии локусов устойчивости к сосудистому бактериозу из генома ВВСС (B.carinata) (Front. Plant Sci., 2017, 8:1255. doi: 10.3389/fpls.2017.01255), (ISHS Acta Horticulturae 1202, 2018, P. 107-112. DOI: 10.17660/ActaHortic.2018.1202.16), к фузариозному увяданию доноры доминантных генов устойчивости известны в пределах вида B.oleracea (Euphytica 200, 2014, P. 465-473. https://doi.org/10.1007/s10681-014-1197-у).
Конкурентоспособные F1-гибриды капусты белокочанной кроме высокой урожайности и качества, в рамках экологизации производства сельскохозяйственной продукции должны обладать устойчивостью к наибольшему числу наиболее распространенных и вредоносных болезней (кила, сосудистый бактериоз (СБ), фузариозное увядание). На внутреннем рынке Российской Федерации, из представленных зарубежными и российскими компаниями F1-гибридов капусты белокочанной, присутствуют устойчивые к двум из трех описанных заболеваний. Возделывание таких гибридов, при благоприятных условиях для развития патогена, устойчивость к которому отсутствует, может приводить к существенной потере урожая и ухудшения его качества.
Длительное выращивание F1-гибридов с идентичными генами устойчивости (отдельно для каждой из трех описанных выше болезней), в том числе при несоблюдении севооборота и других превентивных мер защиты растений может приводить к генерации новых высоковирулентных рас, и, как следствие, к преодолению этой устойчивости. В селекционной программе по созданию F1-гибридов капусты белокочанной, сочетающих устойчивость к трем вредоносным заболеваниям, важным в создании родительских линий является объединение наиболее эффективных генов, отличающихся от ранее используемых.
Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков относится способ (Монахос С.Г. Использование межвидовой гибридизации в селекции F1-гибридов капусты пекинской с групповой устойчивостью к киле и сосудистому бактериозу: автореф. дисс. кандидата сельскохозяйственных наук: 06.01.05 / С.Г. Монахос. - Москва, 2005. - С. 24.) создания растений капусты пекинской (Brassica pekinensis) с групповой устойчивостью к киле и сосудистому бактериозу, включающий следующие этапы: отдаленная гибридизация гомозиготной, устойчивой к киле линии капусты пекинской №2 (В.pekinensis, 2n=20, АА) и линии капусты абиссинской, донора устойчивости к сосудистому бактериозу, PI 199947 [B.carinata, 2n=34, ВВСС) с их предварительной оценкой на искусственном инфекционном фоне на устойчивость к 0, 1, 3, 4 и 5 расам возбудителя СБ Xanthomonas campestris pv. campestris (Хсс); получение F1-гибрида при естественном созревании семян на материнском растении и его анализ на искусственном инфекционном фоне на устойчивость к СБ (аналогично родительским линиям); серия беккроссов межвидового гибрида исходной, устойчивой к киле линией B.pekinensis (до ВС4) и получение семенного потомства; анализ растений каждой беккроссной популяции на искусственном инфекционном фоне на устойчивость к 0, 1, 3, 4 и 5 расам Хсс и отбор устойчивых к четырем расам генотипов (к 1, 3, 4 и 5); цитологический анализ популяций ВС; отбор в ВС4 растений с видовым числом хромосом (2n=20) и устойчивостью к четырем расам Хсс и киле.
Заявляемое изобретение направлено на решение проблемы расширения генетического разнообразия вида B.oleracea и объединения интрогрессированных в геном СС генов устойчивости из родственных видов В.rapa (киле) и B.carinata (сосудистому бактериозу) для создания линий капусты белокочанной с групповой устойчивостью к фузариозному увяданию, киле и сосудистому бактериозу.
Технический результат предлагаемого изобретения - создание F1-гибридов капусты белокочанной (B.oleracea) с групповой устойчивостью к трем наиболее распространенным и вредоносным заболеваниям (кила, сосудистый бактериоз, фузариозное увядание).
Для решения указанной проблемы и достижения заявленного результата в способе создания линий капусты белокочанной (Brassica oleracea) устойчивых к заболеваниям, включающем отдаленную гибридизацию, беккроссирование, отбор на искусственном инфекционном фоне, маркер-опосредованный отбор и объединение генов, отдаленную гибридизацию проводят скрещиванием устойчивого к киле амфигаплоида B.rapa-napus (2n=29, ААС) с восприимчивой к киле, устойчивой к фузариозному увяданию линией вида-реципиента B.oleracea, получают гибридное потомство, проводят серию беккроссов устойчивыми к фузариозному увяданию линиями B.oleracea и проводят маркер-опосредованный отбор при контроле проявления устойчивости отобранных генотипов на искусственном инфекционном фоне, в четвертом беккроссном поколении (ВС4) получают устойчивые к киле и фузариозному увяданию линии капусты белокочанной; проводят одновременно отдаленную гибридизацию линии-донора устойчивости к сосудистому бактериозу, эфиопской горчицы B.carinata, с восприимчивой тетраплоидной линией капусты белокочанной B.oleracea, устойчивой к фузариозному увяданию, получают F1-гибриды, серией беккроссов устойчивыми к фузариозному увяданию линиями капусты белокочанной и отбором на искусственном инфекционном фоне в пятом беккроссном поколении (ВС5) получают устойчивые к сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию растения капусты белокочанной; объединение генов устойчивости к киле, сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию проводят внутривидовой гибридизаций линии капусты белокочанной, устойчивой к киле и фузариозному увяданию, и линии капусты белокочанной, устойчивой к сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию.
Предложенный способ поясняется схемой создания устойчивых к трем заболеваниям растений В.oleracea, где:
СС - линия с геномом СС B.oleracea, устойчивая к фузариозному увяданию;
В1…ВС5 - беккроссные поколения.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа
Пример 1.
Создание линий капусты белокочанной устойчивых к киле и фузариозному увяданию
Интрогрессию генов устойчивости к киле в капусту белокочанную (B.oleracea) проводили посредством половой межвидовой гибридизации устойчивого к киле амфигаплоида B.rapa-napus (2n=29, ААС) и линии капусты белокочанной (B.oleracea), устойчивой к фузариозному увяданию. Оценку устойчивости к киле проводили на искусственном инфекционном фоне по методике (Netherlands Journal of Plant Pathology, 99(5-6), 1993, P. 269-276. doi:10.1007/bf01974308), маркер опосредованный отбор устойчивых генотипов осуществляли с использованием молекулярного маркера Tau_cBrCR404 локуса устойчивости CrrA5. Растения полученного потомства, устойчивые к киле вновь скрещивали с диплоидными устойчивыми к фузариозному увяданию линиями капусты белокочанной до получения растений четвертого беккроссного поколения (ВС4), устойчивых к киле, фузариозному увяданию и стабилизированным числом хромосом 2n=18. Молекулярно-генетический анализ с использованием Tau_cBrCR404-маркера (Генетика. Т. 54. №3, 2018, С. 306-315. DOI: https://doi.org/10.7868/S0016675818030037) показал, что локус устойчивости к киле у полученных линий капусты белокочанной отличается от локусов устойчивости к киле коммерческих F1-гибридов капусты белокочанной селекции Syngenta.
Создание линий капусты белокочанной устойчивых к сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию
Интрогрессию генов устойчивости к СБ в капусту белокочанную проводили посредством половой межвидовой гибридизации линии донора устойчивости к СБ (B.carinata, 2n=34, ВВСС) с восприимчивой тетраплоидной линией капусты белокочанной (B.oleracea, 2n=36, СССС), устойчивой к фузариозному увяданию. Гибрид B.oleracea-carinata был получен с помощью технологии спасения зародышей (Euphytica, 18(3), 1969, Р. 425-429. doi:10.1007/bf00397792). Оценку устойчивости к СБ межвидового гибрида и всех последующих популяций проводили на искусственном инфекционном фоне с использованием изолятов, относящихся к 1, 3 и 4 расам Хсс по методике (European Journal of Plant Pathology, 104(8), 1998, P. 821-827. doi:10.1023/a:1008642829156). Гибрид B.oleracea-carinata проявил устойчивость к трем расам Хсс. Цитологическим анализом митотических клеток корневых меристем (Molecular Cytogenetics, 7(1), 21, 2014, doi: 10.1186/1755-8166-7-21) было установлено число хромосом 2n=35 и подтверждена гибридная природа растения B.oleracea-carinata. Гибрид B.oleracea-carinata беккроссировали диплоидными устойчивыми к фузариозному увяданию линиями капусты белокочанной до получения ВС5-растений, устойчивых к 1, 3 и 4 расам Хсс СБ и фузариозному увяданию и обладающих видовым (B.oleracea) числом хромосом 2n=18.
Создание линий капусты белокочанной устойчивых к киле, сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию
Создание линий капусты белокочанной с групповой устойчивостью к киле, сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию проводили внутривидовой гибридизацией линии капусты белокочанной, устойчивой к киле и фузариозному увяданию, и линии капусты белокочанной, устойчивой к сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию, и отбором на искусственном инфекционном фоне. Отбор на устойчивость к киле сопровождали молекулярно-генетическим анализом с использованием Tau_cBrCR404-маркера гена устойчивости к киле.
По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет создать диплоидные линии капусты белокочанной (B.oleracea), обладающие генами устойчивости к возбудителям трех наиболее вредоносных и распространенных заболеваний (кила, сосудистый бактериоз, фузариозное увядание) интрогрессированных из родственных видов.
Способ создания линий капусты белокочанной (Brassica oleracea), устойчивых к заболеваниям, включающий отдаленную гибридизацию, беккроссирование, отбор на искусственном инфекционном фоне, маркер-опосредованный отбор и объединение генов устойчивости к киле, сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию, отличающийся тем, что в качестве источника генов устойчивости к киле используют амфигаплоид (B. rapa-napus), скрещивают его с линией капусты белокочанной, получают отдаленное гибридное потомство, беккроссируют устойчивыми к фузариозному увяданию линиями капусты белокочанной до четвертого беккроссного поколения (ВС4), проводят маркер-опосредованный отбор устойчивых растений; параллельно проводят отдаленную гибридизацию В. carinata с тетраплоидной В. oleracea, получают отдаленные F1-гибриды, затем их беккроссируют устойчивыми к фузариозному увяданию линиями капусты белокочанной до пятого беккроссного поколения, проводят отбор устойчивых растений; объединение генов устойчивости и создание линий капусты белокочанной проводят гибридизацией созданных ранее растений и отбирают устойчивые к киле, сосудистому бактериозу и фузариозному увяданию линии.
