Получение дигаплоидов рапса и оценка их устойчивости к заболеваниям и гербицидам имидазолиноновой группы

Направление "Агропромышленные и биотехнологии"

Партнеры проекта

Актуальность

Современное сельское хозяйство ориентировано на обеспечение продовольственной безопасности, качества продуктов питания и перехода к рациональным моделям потребления и производства, что входит в цели стратегии устойчивого развития.

Рапс занимает 3 место по потреблению среди масличных культур. Проблемой существующих сортов рапса является их восприимчивость к различным заболеваниям. Это объясняется селекционным процессом, направленным на улучшение вкусовых свойств рапсового масла, а именно уменьшение содержания эруковой кислоты и глюкозинолатов. Снижение уровня глюкозинолатов ослабляет естественный иммунитет рапса, поэтому современные селекционные программы обязательно включают подбор генов устойчивости к основным болезням, чтобы компенсировать этот эффект.

Причины потери урожая

Кила

Настоящая мучнистая роса

Белая ржавчина

Plasmodiophora brassicae

Erysiphe cruciferarum

Albugo candida

Задержка роста;
Хлороз, потеря тургора;
Снижение урожайности;
Ухудшение качества семян.

Белый мучнистый налет;
Пожелтение и некроз тканей;
Черные точки (клейстотеции);
Преждевременное усыхание листьев.

Утолщенные бледные пятна;
Цветоножки твердеют, засыхают;
Увядание стебля и листьев;
Искривление пораженных органов.

Сорные растения

Подробнее

Провести паспортизацию линий ярового рапса по маркерам устойчивости к имидазолинонам и киле, сформировать биоинформатическую основу для дальнейшего анализа толерантности к белой ржавчине и настоящей мучнистой росе.

Цель

Задачи

Подобрать праймеры к генам AHAS и CRa, CRb, CRA_5, используя биоинформатические инструменты.

Освоить методику получения дигаплоидов рапса.

Выделить ДНК, провести ПЦР по генам AHAS и CRa, CRb, CRA_5, провести визуализацию результатов на гель-электрофорезе.

Паспортизировать линии ярового и озимого рапса.

На основе литературы из международных баз данных определить и оценить гены кандидаты и SNPs, оценить гены кандидаты на целесообразность создания ПЦР тест-систем к новым видам устойчивости.

Гипотеза

Использование технологии удвоенных гаплоидов совместно с маркерным скринингом локусов, ассоциированных с устойчивостью к киле и имидазолинонам, позволит ускорить селекционный отбор и выявить перспективные линии рапса.

Биоинформатический анализ участков, связанных с резистентностью к белой ржавчине и настоящей мучнистой росе, позволит определить приоритетные направления для создания молекулярных маркеров.

Молекулярный скрининг коллекции

Апробирование технологии удвоенных гаплоидов

Биоинформатический анализ

Ход работы

ПОДРОБНЕЕ

Результаты

С использованием биоинформатических инструментов были подобраны праймеры на гены устойчивости AHAS, CRa, CRb и CrrA5. Освоена методика получения дигаплоидов, осуществлена регенерация гаплоидов. При постановке ПЦР получены ампликоны ожидаемой длины, однако для гена CrrA5 в 24 образцах зафиксировано расхождение между ожидаемыми и фактическими молекулярными массами продуктов. С учётом гибридной природы рапса, объединяющего А и С субгеномы, выдвинуто предположение о возникновении делеции в субгеноме А по локусу CrrA5. Паспортизация позволила выделить наиболее перспективные линии 18B и 19B, рекомендуемые для ускоренной селекции на основе метода дигаплоидов. Применение критерия Фишера подтверждает неслучайный характер ассоциации между устойчивым вариантом AHAS и гербицидоустойчивыми линиями: вероятность случайного распределения не превышает 0,04 %. Для белой ржавчины и настоящей мучнистой росы определено направление дальнейшего биоинформатического анализа генов-кандидатов и геномных вариантов.