doi: 10.15389/agrobiology.2018.1.170rus

УДК 579.64:632.4.01/.08:575.22

Работа выполнялась при поддержке РФФИ (проект № 15-29-02751 офи_м).

 

ПРИМЕНЕНИЕ SSR МАРКЕРОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ
ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ Venturia inaequalis
НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ В АГРОФИТОЦЕНОЗАХ РАЗНОГО ТИПА.

И.И. СУПРУН1, А.И. НАСОНОВ1, С.В. ТОКМАКОВ1, О.Н. БАРСУКОВА2,
Г.В. ЯКУБА1

Парша яблони, вызываемая аскомицетом Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter, — одно из самых вредоносных заболеваний этой культуры, приводящее во всем мире к значительным экономическим потерям урожая яблок. Северо-Кавказский регион относится к зоне с климатическими условиями, благоприятными для ее распространения. Исследования генетического разнообразия возбудителя заболевания необходимо для разработки селекционных программ и систем фитосанитарной защиты против патогена. В представляемой работе впервые был изучен SSR-полиморфизм популяций фитопатогена V. inaequalis, сформировавшихся в агрофитоценозах, которые различались по структуре и были локализованы в географически удаленных точках на территории Краснодарского края и Республики Адыгея (два промышленных сада и коллекция вида Malus orientalis, расположенные в Прикубанской и Предгорной агроэкологических зонах региона). Генетическая гетерогенность популяций растения-хозяина в точках отбора существенно различалась: промышленный сад — моносортовые насаждения яблони домашней сортов Гала, Ренет Симиренко, Голден Делишес и Чемпион; видовая коллекция яблони восточной — образцы, отобранные в разных частях ареала ее природной популяции. В работе использовали восемь SSR маркеров, предложенных разными авторами для изучения этого патогена: 1аac4f, Viga7/116, Vitc1/2, Vitcca7/P, Vicacg8/42, Viga3/z, 1tcla, Vitc2/D. SSR-анализ полученной нами выборки из 36 моноспоровых изолятов по изученным маркерам выявил 4 аллеля на локус для 1aac4f, 6 — для Vitc2/D, 10 — для Viga7/116 и Vicacg8/42, 11 — для Vitcca7/P и 12 — для Vitc1/2 и 1tcla. По маркеру Viga3/z был обнаружен один аллель. Несмотря на то, что по ряду маркеров распространенность обнаруженных аллелей в трех изученных субпопуляциях V. inaequalis варьировала, различия по этому показателю были недостаточными для дифференциации анализируемых субпопуляций. Результаты выполненной UPGMA-кластеризации не отражали взаимосвязи между распределением штаммов и их географическим происхождением, что указывает на слабые межпопуляционные различия. Это может свидетельствовать о свободном потоке генов между изученными популяциями, обусловленном (в силу значительного для естественного переноса спор расстояния) деятельностью человека. Полученные данные позволили сделать вывод о значительном генетическом разнообразии в исследованной выборке моноспоровых изолятов. Было выявлено более высокое генетическое разнообразие популяции V. inaequalis, сформировавшейся на растениях M. orientalis из коллекции генетических ресурсов, что свидетельствует о влияние гетерогенности популяции растения-хозяина на генетический полиморфизм патогена. Сравнение различий в полиморфизме по некоторым SSR маркерам, обнаруженным в представленной работе, с результатами зарубежных ученых, исследовавших полиморфизм в европейских популяциях V. inaequalis, позволяет, по нашему мнению, предположить, что популяции V. inaequalis в изученном нами регионе генетически отличаются от европейских.

Ключевые слова: парша яблони, Venturia inaequalis, генетическое разнообразие, SSR маркеры, аллельный полиморфизм, Северный Кавказ.

 

Полный текст

 

 

APPLICATION OF SSR MARKERS FOR STUDYOF GENETIC
DIVERSITY OF Venturia inaequalis IN THE DIFFERENT TYPES
OF ORCHARDS IN THE NORTH CAUCASIAN REGION

I.I. Suprun1, A.I. Nasonov1, S.V. Tokmakov1, O.N. Barsukova2,
G.V. Yakuba1

Apple scab caused by ascomycete fungus Venturia inaequalis (Cooke) G. Winter is one of the most harmful diseases of apple trees, which leads to significant economic losses in apple production in the world. North Caucasus is a region with climatic conditions favorable for V. inaequalis. Therefore, the creation of resistant varieties is an important target for apple breeding. Study of the genetic diversity of the pathogen is an integral part of both science-based apple breeding programs and systems of protection against the pathogen. This paper is the first report on SSR analysis of genetic diversity of V. inaequalis strains collected in apple orchards that differ in structure and are located geographically remotely in the Krasnodar Territory and the Republic of Adygea. To study the genetic polymorphism of the phytopathogen populations, two industrial gardens and a collection of Malus orientalis were surveyed in the Kuban and Caucasus foothill agro-ecological zones of the region. The genetic heterogeneity of the host plant populations at the sampling sites varied significantly, since the industrial orchards were single-cultivar plantations of the apple varieties Gala, Renet Simirenko, Golden Delicious, and Champion while in the collection garden the accessions originated from different parts of the M. orientalis natural area. Eight SSR markers used were 1aac4f, Viga7/116, Vitc1/2, Vitcca7/P, Vicacg8/42, Viga3/z, 1tcla, Vitc2/D. The number of alleles per locus revealed in SSR analysis of 36 monosporic isolates of V. inaequalis was 4 for 1aac4f, 6 for Vitc2/D, 10 for Viga7/116 and Vicacg8/42, 11 for Vitcca7/P, and 12 for Vitc1/2 and 1tcla. Upon the whole, there were 4 (1aac4f) to 12 alleles (Vitc1/2, 1tcla) for polymorphic markers, and only one allele was detected for marker Viga3/z. Despite the fact that some markers showed various distributions of identified alleles in all subpopulations, these differences were not sufficient to differentiate the subpopulations. UPGMA-analysis showed no relationship between clusterization and the geographical origin of the isolates, indicating low inter-population differences. This can indicate a free gene flow between the populations due to human activity as they are too distant from each other to allow natural transfer of spores. The obtained results suggest significant genetic diversity in the investigated set of monospore isolates. Genetic diversity was higher in the V. inaequalis population from the M. orientalis collection, indicating the effect of plant population heterogeneity on genetic polymorphism of the pathogen. In our opinion, the differences in polymorphism for some SSR markers, when compared our data and the results reported by other researchers’ for European populations of V. inaequalis, could be due to genetic differences in populations of V. inaequalis from North Caucasus region and the European populations.

Keywords: apple scab, Venturia inaequalis, genetic diversity, SSR-markers, allele polymorphism, North Caucasus.

 

1ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия,
350901 Россия, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39,
е-mail: kubansad@kubannet.ru,
supruni@mail.ru
✉ ;
2Филиал Майкопская опытная станция
ФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им.
Н.И. Вавилова
,
385746 Россия, Республика Адыгея, Майкопский р-н, пос. Подгорный,
е-mail: barsukova_37@mail.ru

Поступила в редакцию
9 августа 2016 года

 

назад в начало