Фитопотологический и молекулярный скрининг сортов картофеля отечественной селекции на устойчивость к фитофторозу

Дата изготовления: апрель 2024 года. 

Рассмотрены молекулярные исследования 13 сортов, созданных селекционерами ЛенНИИСХ «Белогорка» и ООО Селекционная фирма «ЛиГа».

Целью исследования является выявление сортов картофеля устойчивых к фитофторозу и взаимосвязи устойчивости с молекулярными маркерами, указывающих на устойчивость к фитофторе.

Для достижения цели ставились следующие задачи: 

1) Подготовить подходящую выборку сортов и гибридов отечественной селекции для дальнейшего заражения фитофторозом;

2) Провести фенотипические исследования листьев и клубней с помощью инокулюма патогена на предмет устойчивости к фитофторозу;

3) Провести молекулярные исследования генетического материала зараженных образцов для выявления молекулярно-генетических маркеров устойчивости к фитофторозу;

4) Проанализировать полученные данные из фенотипических и молекулярных исследований образцов и их устойчивости к фитофторозу.

Введение 3

Глава 1. Обзор литературы 6

1.1 Характеристика Phytophthora infestans 6

Систематическое положение Phytophthora infestans 6

Морфологические особенности Phytophthora infestans 6

Биологические особенности Phytophthora infestans 8

Симптомы поражения растения – хозяина 13

Распространенность и вредность фитофтороза 14

Методы борьбы с фитофторозом 17

1.2 Генетические основы селекции на иммунитет к фитофторозу 21

Механизмы устойчивости к фитофторозу 21

Исходный материал для селекции на устойчивость к фитофторозу 25

Селекция на устойчивость и методы создания гибридов устойчивых к фитофторозу 29

1.3 Результаты селекции на устойчивость к фитофторозу. 33

Устойчивые сорта зарубежной селекции 33

Устойчивые сорта отечественной селекции 34

Глава 2. Экспериментальная часть 36

Место проведения эксперимента 36

Материалы исследования 36

Методы исследований 36

Молекулярные исследования 36

Фенотипические исследования 39

Глава 3. Скрининг сортов и гибридов картофеля на устойчивость к фитофторозу 41

Глава 4. Экономическая эффективность, безопасность и экология 45

4.1 Экономическая эффективность использования устойчивых сортов 45

4.2 Безопасность 47

Безопасность труда при выращивании картофеля 47

Безопасность в чрезвычайных ситуациях 51

Заключение 56

Список использованных источников 58

1. Акимов Н.Н., Ильин В.Г. Гражданская оборона на объектах сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 1984. 432 с.

2. Бондарев В.В., Синицина Ю.В., Волкова Г.В., Диагностика фитофтороза картофеля // Защита и карантин растений, 2019. С. 28-30.

3. Бородина Г.В., Смирнова Е.А. Экономическая эффективность выращивания устойчивых к фитофторозу сортов картофеля // Картофель и овощи, 2020, №2, с. 28-31.

4. Бородина, Г.В., Смирнова, Е.А., Значение фитофтороза в современных условиях возделывания картофеля // Картофель и овощи. 2020, 2, 28-31.

5. Васильева С.В., Гаврилова О.А., Антонова О.Ю. Использование молекулярных маркеров для отбора сортов картофеля, устойчивых к фитофторозу // Картофель и овощи, 2018, №5, с. 32-35.

6. Гавриленко Т.А., Клименко Н.С., Антонова О.Ю. Лебедева В.А. и др., Молекулярный скрининг сортов и гибридов картофеля северо-западной зоны Российской Федерации // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(1):35-45.

7. Дмитриев И.М., Курочкин Г.Я., Мдивиншвили О.М. Гражданская оборона на объектах агропромышленного пользования. М.: Агропромиздат, 1990. 762 с.

8. Дьяков Ю.Т., Трифонова А.В., Генетика устойчивости картофеля к фитофторозу // Микология и фитопатология. 2015. 49(3), 165-175.

9. Дьяков Ю. Т., Долгова А. А. (1995). Фитофтороз картофеля: генетика, эволюция, устойчивость. Москва: Наука. 356 с. 

10. Зотеева Н., Зимнох-Гузовска Е. Новый метод оценки устойчивости клубней картофеля к фитофторозу // Микология и фитопатология. 2004. Т. 38. N 1. С. 89–93.

11. Зотеева Н.М., Хжановска М., Евстратова Л.П., Фасулати С.Р., Юсупов Т.М. Устойчивость образцов диких видов картофеля к болезням и вредителям // Каталог мировой коллекции ВИР /Под ред. Л.И. Костиной. СПб. 2004. 88 с.

12. Кобриц Г.А. Меры безопасности при работе с пестицидами. М.: Агропромиздат, 1992. 182 с.

13. Коломиец Э.И., Липницкая Л.Ф., Биологические средства защиты картофеля от фитофтороза // Картофелеводство. 2019. 27, 241-255.

14. Конева Н.В., Белов Г.Л., Экологические аспекты химической защиты картофеля от фитофтороза // Агрохимия. 2016, 5, 68-75 с.

15. Облучевская Е.В., Фалалеев О.Н., Эпифитотиология фитофтороза картофеля // Вестник защиты растений. 2015, 3(85), 5-14 с.

16. Рогозина Е. В., Хавкин Э. Е. Межвидовые гибриды картофеля как доноры долговременной устойчивости к патогенам // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21 (1). C. 30–41. 

17. Рогозина Е.В., Патрикеева М.В. Пути создания новых источников устойчивости картофеля к фитофторозу // Вестник защиты растений, 2, 2001. 376 с.

18. Сидоров Д.А., Лебедев Н.В., Морфология и строение Phytophthora infestans - возбудителя фитофтороза картофеля // Микология и фитопатология, 2020, том 54, №4, стр. 245-257. 

19. Симаков Е. А., Жарова В. А., Митюшкин А. В. Использование генетических ресурсов картофеля для повышения эффективности селекции // Тр. по прикл. бот., ген. и сел. 2017. Т. 177. Вып. 2. С. 113–121. 

20. Смирнов А.Н. Ооспоры Phytophthora infestans // Микол. и фитопатол. 2003. Т.37. N1. С. 3—21. 

21. Смирнов А.Н. Популяционная структура фитопатогенного гриба Phytophthora infestans в Московской области в 1991-1996 гг. // Автореферат канд. дисс. М. 1996. 24 с. 

22. Соколова Е.П., Ефимова Т.В., Морфология и строение Phytophthora infestans - возбудителя фитофторы картофеля // Микология и фитопатология, 2020, том 54, №2, стр. 101-112.

23. Томилин В.А., Бабаянц Л.Т., Иммунитет растений к болезням и вредителям // Санкт-Петербург: Лань. 2016. 344 с.

24. Тютерев С.Л., Научные основы иммунитета растений к инфекционным болезням // Санкт-Петербург: ВНИИЗР, 2002.

25. Филиппов А.В., Гуревич Б.И., Кузнецова М.А., Рогожин А.Н., Спиглазова С.Ю., Кравцов А.С., Сметанина Т.И., Смирнов А.Н. Горизонтальная устойчивость листьев картофеля к Phytophthora infestans и агрессивность изолятов патогена из разных географических районов // Микол. и фитопатол. 2004. Т.38, N5. С. 74-87.

26. Шкрабак В.С., Луковников А.В., Тургиев А.К. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. М.: КолосС, 2002.

27. Шпаар Д., Бутковский В.А., Николаева Е.К., Трепачева Е.Н., Фитофтороз картофеля и томатов // Защита картофеля, 2010, стр. 78-94.

28. Åsman A.K.M., Vetukuri R. R., Jahan S. N., Fogelqvist J., Оrcoran P., Avrova A.O, Whisson S. C., Dixelius C. Fragmentation of tRNA in Phytophthora infestans asexual life cycle stages and during host plant infection // BMC Microbiology. 2014. DOI:10.1186/s12866-014-0308-1.

29. Budin K. Z. Genetic basis of potato breeding. Leningrad: Agropromizdat, 1986. Pp. 61–66. (In Russ.)

30. Fadina O. A., Beketova M. P, Sokolova E. A., Kuznetsova M. A., Smetanina T. I., Rogozina E. V., Khavkin E. E. Anticipatory breeding: molecular markers as a tool in developing donors of potato (Solanum tuberosum L.) Late blight resistance from complex interspecific hybrids. Agricultural Biology. 2017; 52 (1): 84–94. (In Russ.)

31. Gebhardt C., Bellin D., Henselewski H., etc. Marker-assisted combination of major genes for pathogen resistance in potato // Theor. Appl. Genet. 2006. Vol. 112. Pp. 1458–1464. DOI: 10.1007/s00122-006-0248-8. 31

32. Jo K. R., Kim C. J, Kim S. J., Kim T. Y., Bergervoet M., Jongsma M. A., Visser R. G., Jacobsen E., Vossen J. H. Development of late blight resistant potatoes by cisgene stacking. BMC Biotechnology. 2014; 14: 50. DOI: 10.1186/1472-6750-14-50. 

33. Michelmore R. W., Christopoulou M., Caldwell K. S. Impacts of resistance gene genetics, function, and evolution on a durable future // Annu. Rev. Phytopathol. 2013. Vol. 51. Pp. 291–319. DOI: 10.1146/annurev-phyto-082712-10233.

34. Miles R. Armstrong, Jack Vossen, Tze Yin Lim, Ronald C. B. Hutten, Jianfei Xu, Shona M. Strachan, Brian Harrower, Nicolas Champouret, Eleanor M. Gilroy, Ingo Hein. Tracking disease resistance deployment in potato breeding by enrichment sequencing. Plant Biotechnology Journal (2019) 17, pp. 540–549.

35. Miller J. S. (2001). The effects of temperature and leaf wetness period on sporulation of Phytophthora infestans and the late blight of potato and tomato. Plant Disease, 85(1), 30–35.

36. Mundt C. Pyramiding for resistance durability: Theory and practice // Phytopathol. 2018. Vol. 108 (7). Pp. 792–802. DOI: 10.1094/PHYTO-12-17-0426-RVW. 

37. Perez W., Alarcon L., Rojas T., Correa Y., Juarez H., Andrade-Piedra J. L., Anglin N. L., Ellis D. Screening south american potato landraces and potato wild relatives for novel sources of late blight resistance. Plant Disease. 2022; 106 (7): 1845–1856. DOI: 10.1094/PDIS-07-21-1582-RE.

38. Rogozina E. V., Gurina A. A., Chalaya N. A., Zoteyeva N. M., Kuznetsova M. A., Beketova M. P., Muratova O. A., Sokolova E. A., Drobyazina P. E., Khavkin E. E. Diversity of Late Blight Resistance Genes in the VIR Potato Collection. Plants. 2023; 12 (2): 273. DOI: 10.3390/plants12020273.

39. Sharma B. P., Gregory A. F., Hira K. M., Sundar M. S., Resham B. T. Determination of Resistance to Phytophthora Infestans on Potato Plants in Field, Laboratory and Greenhouse Conditions. Journal of Agricultural Science. 2013; 5 (5): 148–157. 

40. Stam R., McDonald B. A. When resistance gene pyramids are not durable – the role of pathogen diversity // Mol Plant Pathol. 2018. Vol. 19. Pp. 521–524. DOI: 10.1111/mpp.12636. 

41. Wiesel L., Newton A.C., Elliott I., Booty D., Gilroy E.M., Birch P.R., Hein I., Molecular effects of resistance elicitors from biological origin and their potential for crop protection. Frontiers in Plant Science. 2014. 5, 655.

42. Zarzycka H. Evaluation of resistance to Phytophthora infestans in detached leaflet assay. Monografie i Rozprawy Naukowe. 2001. IHAR-Radzikow.10b. Р. 75–77

Интернет - источники

43. Phytophthora infestans - NCBI - NLM (nih.gov). – 2024. (дата обращения 10.04.2024)