<<<  Back

2023, № 103

UDC: 634.1:631.52
GSNTI: 68.35.03

Evaluation of the MDEXP7 and Rvi6 genes polymorphism in the apple tree for the isolation of promising initial forms for breeding

In modern apple tree breeding, it is promising to use DNA marking methods to isolate the identified composition of the gene pool, marker-mediated selection for the target traits of the most valuable initial and new breeding material, identifying complex donors of significant economic traits, including resistance to fungal diseases and fruit quality. The aim of the study is to study the allelic polymorphism of the genes MdEXP7 (fruit pulp density), Rvi6 (scab resistance) to form an identified collection of Malus Mill. and allocation of donors and complex donors to speed up the apple breeding process. The generally accepted programs and methods of apple trees selection and variety study were used in the work. The CTAB method was used for DNA extraction. To identify the presence of the Rvi6 scab resistance gene, the CH-Vf1 SSR marker and the VfC SCAR marker linked to the desired gene were used. Determining the size of PCR products by markers CH-Vf1 and Md-EXP7 was performed using fragment analysis on an automated genetic analyzer Nanofor 5.0. It has been established that a significant part (41.86 %) of the studied samples are carriers of the scab resistance Rvi6 gene, the most used and widespread in the world apple geneplasm. It was revealed that the SSR marker CH-Vf1 and SCAR the VfC marker linked to the Rvi6 gene was identified in the genome of 18 varieties and hybrids, including: 3 elite forms and 12 varieties of domestic selection, 3 foreign varieties. Selected Selection-valuable apple samples - carriers of the scab resistance gene (Rvi6) and valuable allelic combinations for the Md-EXP7 gene were isolated: Kandil' orlovskiy, Crimson Crisp (198/198 p.n.); Zhilinskoe (198/202 p.n.); Scarlett O'Hara, Egemen, Kenri, Vesta, Stasovskoe, Margo, Zarya Stavropol'ya, St-04-34, 12/2-20-75, Granatovoye (202/202 p.n.).
Keywords: Grade, elite form, apple tree, gene, DNA analysis, fruit pulp density, scab resistance.
DOI: 10.21515/1999-1703-103-159-165

References:

1. Седов, Е. Н. Инновации в изменении генома яблони. Новые перспективы в селекции / Е. Н. Седов, Г. А. Седышева, М. А. Макаркина и др. - Орел: ВНИИСП. - 2015. - 336 с.
2. Baumgartner, I. O. Breeding elite lines of apple carrying pyramided homozygous resistance genes against apple scab and resistance against powdery mildew and fire blight / I. O. Baumgartner, A. Patocchi, J. E. Frey, A. Peil, M. Kellerhals // Plant Mol Biol., 2015. - V. 33. - P. 1573-1583.
3. Савельева, Н. Н. Биологические и генетические особенности яблони и селекция иммунных к парше и колонновидных сортов / Н. Н. Савельева. - Мичуринск, 2016. - 280 с.
4. Khajuria, Y. P. Genetics of resistance in apple against Venturia inaequalis (Wint.) Cke. / Y. P. Khajuria, S. Kaul, A. A. Wani, M. K. Dhar // Tree Genetics & Genomes, 2018. - V. 14(2). - P. 16.
5. Лыжин, А. С. Полиморфизм сортов яблони по локусам моногенной устойчивости к парше / А. С. Лыжин, Н. Н Савельева. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 2020. - Т. 181. - № 1. - С. 64-72.
6. Урбанович, О. Ю. Аллельный состав генов Md-ACO1, Md-ACS1 и Md-Exp7 сортов яблони (Malus domestica Borkh.) с различным сроком хранения плодов / О. Ю. Урбанович, З. А. Козловская, Е. А. Заблоцкая, Н. А. Картель // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. - 2013. - № 3. - С. 47-55.
7. Shamshin, I. N. Ethylene and expansin biosynthesis related genes polymorphism in local apple (Malus domestica Borkh.) cultivars from VIR collection of plant genetic resources / I. N Shamshin, A. V Shlyavas, A. A. Trifonova, K. V. Boris, A. M. Kudryavtsev // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. - 2018. - V. 22. - No. 6. - Р. 660-666.
8. Савельева, Н. Н. Маркер-контролируемый скрининг генотипов яблони с иммунитетом к парше / Н. Н. Савельева, А. С. Лыжин // Аграрная наука. - 2019. - Т. 3. - С. 135-137.
9. Лыжин, А. С. Полиморфизм дикорастущих видов р. Malus Mill. по генам устойчивости к мучнистой росе / А. С. Лыжин, Н. Н. Савельева // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя аграрных навук. - 2021. - Т. 59. - № 1. - С. 62-70.
10. Лыжин, А. С. Маркер-опосредованный скрининг иммунных к парше (Rvi6+Rvi4) генотипов яблони / А. С. Лыжин, Н. Н. Савельева // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2021. - № 67(1). - С. 1-9.
11. Юшков, А. Н. Новые сорта яблони для современного садоводства / А. Н. Юшков, Н. Н. Савельева, А. С. Земисов // Актуальные проблемы общества, экономики и права в контексте глобальных вызовов. Сборник матер. XIII Междунар. науч.-практ. конф. - Санкт-Петербург, 2022. - С. 135-139.
12. Савельев, Н. И. Применение метода молекулярных маркеров для изучения генетического разнообразия плодовых культур / Н. И. Савельев, А. Н. Юшков, И. Н. Шамшин // Вестник МичГАУ. - 2011. - № 2(1). - С. 8-12.
13. Ульяновская, Е. В. Яблоня / Е. В. Ульяновская, С. Н. Артюх, И. Л. Ефимова // Современные методологические аспекты организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве. - Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012. - С. 268-283.
14. Программа Северо-Кавказского центра по селекции плодовых, ягодных, цветочно-декоративных культур и винограда на период до 2030 года. - Краснодар, 2013. - 202 с.
15. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. - Орел, 1999. - 606 с.
16. Murray, M. G. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA / M. G. Murray and W. F. Thompson // Nucleic Acids Research. - 1980. - V. 10. - P. 4321-4325.
17. Costa, F. Map position and functional allelic diversity of Md-Exp7, a new putative expansin gene associated with fruit softening in apple (Malus ½ domestica Borkh.) and pear (Pyrus communis) / F. Costa, W. E. Van de Weg, S. Stella, L. Dondini, D. Pratesi, S. Musacchi, S. Sansavini // Tree Genetics & Genomes. - 2008. - No. 4. - Р. 575-586.
18. Супрун, И. И. Идентификация аллелей генов Md-Exp7 и Md-PG1 в селекционных формах яблони, устойчивых к парше / И. И. Супрун, C. В. Токмаков, Е. А. Аль-Накиб, Е. В. Лободина // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2022. - № 26(7). - С. 645-651.
19. Zhao, J. Transcriptomic and metabolic analyses provide new insights into the apple fruit quality decline during long-term cold storage /j. Zhao, P. Quan, H. Liu, L. Li, S. Qi, M. Zhang, B. Zhang, H. Li, Y. Zhao, B. Ma, M. Han, H. Zhang, L. Xing // Journal of agricultural and food chemistry. - 2020. - V. 68. - No. 16. - Р. 4699-4716.
20. Супрун, И. И. Идентификация гена Md-EXP7, детерминирующего признаки качества плодов яблони у некоторых современных сортов яблони из коллекции генофонда СКФНЦСВВ / И. И. Супрун, И. В. Степанов, Е. В. Лободина // Научные труды СКФНЦСВВ. - 2019. - Т. 25. - С. 19-22.

Authors:

1. Ulyanovskaya Elena Vladimirovna, DSc in Agriculture, FSBSI “North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making”.
2. Chernutskaya Evgenia Anatolyevna, Postgraduate student, junior researcher, FSBSI “North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making”.
3. Balapanov Ilnur Malikovich, researcher, FSBSI “North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making”.
4. Stepanov Ilya Vladimirovich, junior researcher, FSBSI “North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making”.