Исследование генетической природы устойчивости сельскохозяйственных культур к болезням и разработка технологического регламента создания сортов картофеля, устойчивых к фитофторозу

В работе исследована генетическая природа устойчивости сельскохозяйственных растений к болезням на примере наиболее вредоносной болезни картофеля – фитофтороза (возбудитель Phytophthora infestans (Mont.) de Bary). Молекулярно-генетические исследования форм картофеля, которые сохранили или утратили устойчивость к фитофторозу, позволят выяснить, связана ли такая потеря устойчивости только с эволюцией патогена - или она обусловлена изменениями структуры генов устойчивости или подавлением их активности. Для исследования был выбран ген R1, перенесенный в картофель из дикорастущего сородича Solanum demissum. . На первом этапе работы исследовали сорта картофеля, несущие генетический материал S. demissum. Была собрана коллекция из более 80 сортов картофеля, которые, по сведениям отечественных и международных каталогов и другим данным, содержат генетический материал S. demissum и различаются по фенотипической устойчивости к фитофторозу и скороспелости. В качестве контроля использовали выборку форм S. demissum. Методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) был амплифицирован фрагмент гена R1, который отвечает за расоспецифичное узнавание патогена Phytophthora infestans. Для верификации этого метода определения гена R1 были использованы два независимых метода. Во-первых, ПЦР-фрагмент гена R1 клонировали из гибрида картофеля, полученного с участием S. demissum, и определяли его нуклеотидную последовательность. Этот исследование показало, что первичное строение клонированного фрагмента гена R1 из картофеля существенно не изменилось по сравнению с соответствующим участком гена R1 S. demissum. Во-вторых, были проанализированы растения-дифференциаторы, присутствие R1 в которых было установлено с помощью специфичных изолятов патогена Phytophthora infestans. Результаты молекулярно-генетического и фитопатологического анализа растений-дифференциаторов согласовались между собой.

Найдены различия по первичному строению рецепторной области гена R1 у форм картофеля, сохранивших и утративших устойчивость к фитофтоорозу, выявлены различия форм картофеля по дозе гена R1 и по первичному строению его функциональных доменов; определены возможности эпигенетической регуляции гена R1. По результатам исследований подготовлен отчет о НИР, описывающий формы картофеля с нормальной и супрессированной устойчивостью к фитофторозу, которые различаются по дозе гена R1 и по первичному строению его функциональных доменов.

Краткое описание выполненных работ: Методами прямого секвенирования и рестриктного анализа проведены сопоставительные исследования первичного строения рецепторной области гена R1 у устойчивых и восприимчивых к фитофторозу форм картофеля, созданы маркеры генов устойчивости и генетического материала видов – источников признака устойчивости, на основе этих маркеров подготовлен проект технологического регламента селекционного скрининга для создания новых сортов картофеля, устойчивых к фитофторозу.