Клон картофель: ООО “КЛОН” занимается производством семенного картофеля

Клоновый отбор клубней картофеля. Фото — Ботаничка.ru

Никогда особенно не задумывался о способах размножения растений. Свеклу, морковь, редиску, всякую зелень-приправу выращивают семенами, смородину черную и красную — черенками или отводками, тюльпаны, лилии и др. цветочные культуры, а также лук, чеснок — луковицами и т.д. Ну, размножают (по-разному) и размножают, спокон веков, ну и ладно. Не задумывался, пока не заметил: клубни картошки, которыми засевали огород, с годами как бы вырождались, не говоря уже о том, что с каждым годом они все больше и больше заражались разными болезнями. Такая ситуация беспокоила все больше, потому что места под картошку на огороде оставалось все меньше по мере увеличения количества грядок с другими полезными овощами. То осваивали на грядках болгарский перец, то различные виды капусты (белокачанную, кольраби, брокколи и т.д.). Да и сад (яблони, малина, смородина, крыжовник, облепиха) успел разрастись до приличных размеров.

Отказаться от посадки картошки вообще мысли не было, считали, что это была бы утрата традиций и памяти наших предков, которых мы любим и убеждены в том, что они являются нашими добрыми ангелами-хранителями. Вывод напрашивался сам собой: лучше меньше, да лучше, т.е. нужно более внимательно относиться к посадочному материалу, чтобы получать более качественные клубни картофеля.

Цветки картофеля. © Jay & Melissa MalouinСодержание:

Общая информация

Итак, в растительном мире благодаря разнообразным способам производить подобных себе особей своего вида происходит бесконечная смена поколений каждого вида. Понятно, что в процессе размножения могут возникать уникальные комбинации генетического материала, влекущие за собой появление наследственных изменений в организме. Таким образом возникает генетическое разнообразие особей в пределах одного вида и закладываются основы изменчивости и дальнейшей эволюции того или иного вида. Растения образуют семена в результате оплодотворения женского организма мужским через опыление цветков.

Однако, почти всем представителям царства растений свойственно бесполовое размножение, называемое вегетативным. Оно осуществляется вегетативными органами: стеблями, корнями, листьями, в том числе путем отводков, черенкования и прививки, а также видоизмененными корнями и побегами: клубнями, луковицами, усами. Сразу следует отметить, что при размножении семенами удачная комбинация признаков того или иного растения может быть нарушена (утверждают при этом, что нарушена наверняка), потому что семена образуются в результате полового размножения, которое связано с рекомбинацией генов.

Бесполое размножение позволяет более быстро увеличивать численность особей данного вида (в благоприятных условиях). К тому же при таком способе размножения все потомки имеют генотип, идентичный материнскому. Считается, что при бесполом размножении практически не происходит увеличения генетического разнообразия, которое могло бы оказаться очень полезным при необходимости приспособиться к изменившимся условиям обитания.

По этой причине, учитывая мудрость природы, подавляющее большинство живых организмов периодически или постоянно размножаются половым путем.

Итак, нам представляется весьма полезным знать, что совокупность новых растений, возникших вегетативным путем от одного материнского растения, называется клоном (от греч. клон — «отпрыск», «ветвь»). Образование клонов позволяет каждому растению иметь однородное потомство, повторять себя в своих потомках без изменения наследственных качеств. Клонированием создается возможность сохранить исходные свойства материнских растений в течение достаточно длительного времени.

Всходы картофеля. © Doug Beckers

Клонирование картофеля

Преимущества клонирования мы уже отметили. Но есть и недостатки, в том числе и при размножении клубнями. Так, различные бактериальные и грибные болезни, проникая в клубень растения (в том числе и картошки), преодолевая естественный иммунитет, ежегодно накапливаются все в возрастающем количестве и начинают передаваться из одного поколения в другое.

Через клубни картофеля передается также вирусная и нематодная инфекция. В результате картофель через ряд поколений быстро вырождается; как следствие, его продуктивность сильно снижается, а в зимнее время клубни плохо хранятся и загнивают. По этой причине специалисты-огородники советуют картофель для посадки готовить особенно тщательно.

Идеальным считается клоновый отбор картофеля, т.е. отбор клубней из самых урожайных кустов во время уборки урожая. Как правило, с таких кустов отбирают мелкие и средние клубни (не больше куриного яйца). Они способны дать полноценный урожай и занимают меньше места при хранении. В случае наличия в кусте только крупных клубней, их допустимо разрезать на несколько долек. Клубни должны быть чистыми, без следов болезней, пятен и повреждений, например, проволочником. Трещин и бородавчатых наростов также не должно быть, потому что они могут являться признаками многих заболеваний.

Молодые клубни картофеля. © Ruth Hartnup

Представляется ценной еще одна рекомендация: после выкопки семена следует «зазеленить», тогда они лучше хранятся. Чтобы клубни получили зеленую окраску, их держат две недели на солнце, периодически перемешивая. Обычно за это время клубни приобретают хорошую зеленую окраску и становятся совершенно непригодными для еды – как людям, так и грызунам. Хранить клубни для посадки рекомендуется в погребе при температуре порядка +4 ºC. При более высокой температуре они могут завянуть, что приведет к ухудшению их свойств как посадочных клонов. Последнюю проверку посадочных клубней делают непосредственно перед посевом.

Клубни проращиваются на свету до получения ростков длиною 0,5-1 см. В это время выродившиеся клубни хорошо видны своими нитевидными ростками. Такие клубни надо безжалостно выбрасывать. Иногда все клубни дают нитевидные ростки, что означает их вырождение из-за жары, в которую они попали еще летом при вызревании. В таком случае надо искать другой посадочный материал, толку от клубней с нитевидными ростками не будет.

Очень важным представляются рекомендации об отборе семенных клубней картофеля еще в период их выращивания, когда отмечают самые красивые толсто-стебельные кусты без признаков заболевания на листьях. В дальнейшем эти кусты проверяются особо: количество и размер клубней под ними должны подтвердить их силу. Они должны дать вдвое-втрое больше картошки, чем остальные кусты, а клубни должны быть здоровыми на вид, а остальное покажет хранение.

Молодые клубни картофеля. © Jay & Melissa Malouin

Выводы

Грамотные огородники ведут первичную селекцию, применяя клоновый отбор материала. Это несложно – отбирайте на семена картофель от самых урожайных здоровых кустов, у которых много клубней, ровных по размеру, чистых, не повреждённых болезнями, без мелочи, уродливых клубней причудливой формы. Отбирайте клубни, которые имеют типичную для сорта форму. И сразу складывайте их отдельно. Это и будет ваш золотой фонд, который способен обеспечить повышение урожайности на 30-50 процентов. Именно клоновый отбор позволит не только увеличить урожайность, но и уберечься от вирусных заболеваний картофеля, которые называют ещё болезнями вырождения.

Заражённые вирусами кусты не погибают и не сразу отстают в росте.

Но при копке вы отличите больное потомство – по уродливой форме клубней, похожих на причудливых зверюшек, а также — если клубни очень разные по размеру: несколько крупных и много мелочи. Даже если такие крупные клубни очень красивые, ровные, всё равно не откладывайте их под будущую посадку, хоть и велик соблазн. Клубни от заражённого куста не дадут здоровое потомство, так что действуйте твёрдо: лучше меньше, да лучше!

Простые правила клонового отбора не только не дают снижаться урожаям купленного сорта, но и могут увеличить первоначальные урожаи: за 2-3 года отбора клубней от лучших кустов урожай обычно сам собой поднимается на 30-50%, хотя его не сложно и удвоить. И далее поддерживать на этом уровне долгие годы, но не забывая при этом о регулярной смене сортов. И еще: текущий отбор улучшает не только урожайность по массе, но и устойчивость к болезням.

Картошка в грядке – зима в достатке

• jpg» data-src=»/files/article_images/2019/04/05/128273_137570.jpg»>

Совет садоводов и огородников Калуги совместно с управлением экономики и имущественных отношений города провели семинар для руководителей садоводческих некоммерческих товариществ, садоводов и огородников областного центра на тему «Все о картофеле – технология выращивания, лучшие сорта для нашего региона». Вниманием собравшихся владел Александр Глухов, директор ООО «Клон–Агро». 

Александр Петрович вдохновенно рассказывал, в какие сроки и в какую почву сажать картофель, чем кормить растения, как бороться с болезнями, вредителями, сорняками и многое другое. Сегодня приведем его общие рекомендации по  условиям роста картофеля, предпосадочным и посадочным работам, а остальное – позже.

Из досье

Александр Петрович Глухов известен в среде растениеводов не только нашего региона, но и страны, и даже за рубежом. Он – кандидат сельскохозяйственных наук, заслуженный работник сельского хозяйства Российской Федерации и Калужской области, соавтор и автор нескольких прекрасных сортов картофеля. Само предприятие «Клон–Агро» находится в Жуковском районе (д. Верховье), его коллектив занимается первичным семеноводством, сортоиспытанием, производством оздоровленного посадочного материала.

Песок или глина

Многие знают, что картофель – культура рыхлых почв. Но почва нужна не только рыхлая, но и плодородная. Содержание гумуса в ее составе должно быть не ниже двух процентов. Содержание фосфора и калия – средневысокое. Обязательны такие элементы, как магний, кальций, цинк, железо, сера. 

Для посадки картофеля хорошо подходит суглинистая или супесчаная почва.

На песках плодородие нужно всегда повышать, внося торф, солому, опилки, которые предварительно готовятся, перемешиваются с мочевиной либо аммиачной селитрой.

Нежелательно сажать картофель на заплывающих тяжелых суглинках. Рыхлость и воздухопроницаемость должны быть очень хорошими, чтобы не допустить удушья (задыхания).

Что касается плодородия, то его можно повысить с помощью перегноя, компоста, который легко самим сделать из сорняков и отходов. Кроме того, как поделился Глухов, в продаже в настоящее время есть вермикомпост (биогумус, продукт переработки органических отходов сельского хозяйства дождевыми червями с участием других почвенных организмов). Если вносить его локально, под клубень, то получается достаточно выгодно, потому что этот прием дает удвоение-утроение урожая.

Предшественники 

Александр Петрович посетовал, что личные подсобные хозяйства у нас, в основном, ежегодно сажают картофель на одном и том же месте. Этому могут быть объективные объяснения, в том числе ограниченная площадь огородного участка, но… 

– Могу стопроцентно сказать: это неприемлемо, – был непреклонен Глухов. – На участке накапливаются болезни. Если раньше мы с вами могли сами случайно занести тот же фитофтороз на свой участок с семенами или на растительных остатках, то сейчас болезни стали более устойчивы – споры зимуют и затем поражают совершенно здоровый семенной материал, который посажен в грядку.

Хотим-не хотим, севооборот соблюдать придется, иначе о хорошем урожае можно забыть. Лучше всего сажать картофель после бобовых, зеленных культур, огурцов, лука. И возвращать на прежнее место не раньше, чем через три года. 

– Мы семена возвращаем на прежнее место через четыре года. Это обязательное условие, – подытожил картофелевод.

Подготовка почвы 

Перекопка с вывороткой корневищных и корнеотпрысковых сорняков осенью обязательна. Если участок будет чистым, уход за посадками картофеля больших хлопот не потребует. 

– Очень хорошо для подготовки почвы использовать сидераты, – продолжает специалист. – Это и дешевле, и позволяет увеличивать урожаи. Как-то раз в одном из монастырей нас попросили помочь консультациями по выращиванию картофеля. По нашей рекомендации посеяли донник белый, а по нему – картофель сорта Иван-да-Шура (кстати, прекрасный сорт глуховской селекции. – Т.М.). В результате на серых лесных почвах получили 73 тонны с гектара.

Из лучших сидератов Глухов назвал донник, горох, фасоль, кормовые бобы, горчицу белую, рапс. И не только. Например, на Жуковской испытательной станции – тяжелые суглинки, так вот, там, говорит, удалось полностью изменить структуру почвы посевом озимой ржи с озимой викой в течение двух лет.

Наша справка

Сидераты (зелёные удобрения) — растения, выращиваемые с целью их последующей заделки в почву для улучшения ее структуры, обогащения азотом и другими питательными элементами, угнетения роста сорняков. 

На супесях, песчаных почвах хорошо «работает» белый люпин. Он на своих корнях, благодаря клубеньковым бактериям, вырабатывает азот и сохраняет его в земле. Труднорастворимые фосфаты легко преобразует в легкорастворимые формы.  

На участках, где имеются болезни, лучше использовать в качестве сидерата вику с овсом.

На бедных почвах хороший эффект дает фацелия. Мало того, что это медонос, она накапливает массу, в которой много азота. И эта зеленая масса быстро переводится затем в питание для растений, насыщая почву не только азотом, но и калием, микроэлементами. 

Перекапывать сидераты лучше как можно раньше весной, если речь об озимых вике и ржи. Остальные – осенью перед наступлением сильных морозов, пока можно работать с землей. Заделывать седераты в почву лучше всего до цвета, можно на цвету (крайний срок), но нельзя допускать обсеменения (чтобы не превратились в сорняки и не стали, наоборот, отнимать питание у картофеля и других культур).

Сидераты – один из самых быстрых и дешевых способов увеличить плодородие на участке, разрыхлить почву и даже избежать некоторых вредителей и болезней.

– Например, чем хороша горчица? – продолжает просвещать Александр Петрович. – Это практически единственная из культур, которая выгоняет проволочника с участка, уничтожает некоторые виды нематод. Однако самый лучший уничтожитель нематод – овес. 

Сроки посадки

Признанный картофелевод отметил, что наиболее благоприятное время для посадки в нашей зоне – когда распускается лист березы, становясь размером с копеечку. 

– Значит, почва на глубине посадки готова, – вселяет уверенность именитый докладчик. – Кстати, на средних суглинках мы сажаем так, чтобы слой земли над клубнем составлял 4-6 см (грубо говоря, спичечный коробок), на легких почвах и песке – 8-9 см. 

Календарно это, как правило, первая декада мая, но бывает на неделю позже, а порой 20 апреля сроки уже подходят – год на год не приходится. 

Самый главный критерий – температура почвы на глубине посадки клубней должна быть 7-8 градусов. Оказывается, в мире есть только один сорт, который переносит пониженные температуры при посадке, он называется Фелокс, немецкой селекции. А у нас есть сорта, которые, посаженные при температуре 3-4 градуса, могут вообще не взойти. Например, был такой сорт Ресурс, который кое-где еще сохранился, так вот, его посадочный материал становится «стеклянным» и всходов не дает. Он и не гниет, и будет лежать в земле до уборки.

Ориентируемся по компасу

Размещение растений картофеля на грядах – с севера на юг или с северо-востока на юго-запад. В период засух такое расположение очень выручает растения, они меньше болеют, дают урожай на 10-25 процентов выше.

Ширина междурядий 

Сейчас для большинства сортов ширина междурядий 60-70 см, как делали когда-то огородники, мала. Общепринятая ширина в настоящее время – 75 см, но многие уже перешли на 90 см.

Удобрения

Из минеральных удобрений лучше, чем Кемира Картофельная (финская), как считает Глухов, нет. В ее состав входят все необходимые элементы для роста и развития растения, при этом в составе нет хлора, что очень важно для корнеплода. Отличается экологичностью, безвредна для здоровья, удобна в применении.

Однако и у нас в настоящее время выпускают ряд бесхлорных удобрений, например, диаммофоска NPK (череповецкого производства). 

В нашей зоне и легкие, и средние почвы бедны магнием, бором, цинком, поэтому нужно выбирать удобрения с микроэлементами. Доброе слово от нашего заслуженного работника сельского хозяйства дождался в свой адрес Акварин, который вносится по растениям при всходах, при бутонизации и при созревании урожая. У разных его видов специальный набор макро– и микроэлементов для питания растений в определенной фазе вегетации.

– Нет, вы скажите конкретно, что вносить в лунку при посадке? – доносились из зала реплики нетерпеливых картофелеводов-любителей.

– Кладите при посадке в лунку пригоршню перепревшего навоза вперемежку с той же Кемирой или диаммофоской (1 ст. ложку). Только картошку располагайте не прямо на удобрениях, их нужно перемешать с грунтом, иначе получится ожог.

Помимо названных удобрений Александр Петрович упомянул, что на наших почвах достаточно хороший результат дает внесение калиймагнезии и сульфата калия. 

Он добавил, что оптимальное соотношение основных питательных веществ (азот-фосфор-калий, NPK) под картофель должно быть таким: N – 1; P – 1,2-1,5; K – 1,5-1,7. Еще раз подчеркнул, что калий – только в бесхлорном виде. 

Почему хлор так нежелателен? Ухудшаются вкусовые качества клубней, они хранятся намного хуже, но самое главное – при варке картофель темнеет (даже у тех сортов, мякоть клубней которых никогда не темнеет). Например, сорт Удача, который многие из нас знают и выращивают, один из первых таким образом реагирует на хлор.

Подготовка семян 

Семенной материал, во-первых, должен быть произведен профессионалами. Сейчас такое время – продает кто угодно, где угодно и что под руку попало. Часто это несертифицированный материал. Поэтому нужно быть осторожными, внимательными при приобретении.

Тот материал, что мы имеем у себя, необходимо тщательно перебрать, дабы не допустить к посадке пораженные клубни. Как пояснил рассказчик, даже один клубень, пораженный фитофторозом, уже к 20-26 июня заражает 1 кв. км посадок картофеля хоть в огородных, хоть в полевых условиях. В настоящее время фитофтороз стал более агрессивным, подчеркнул он, устойчивым к самым лучшим средствам защиты – быстро приспосабливается к ним.

При подготовке следует обращать внимание на простой прием – прогрев и проращивание картофеля. Это помогает на семь-десять дней ускорить появление всходов и формирование урожая. А ведь чем быстрее сформируется урожай, тем меньше вероятность поражения болезнями.

– Мы проводили опыты на наших хороших сортах – Удача, Жуковский ранний, – повествует Глухов. – Смотрели, насколько рано может поражаться заболеваниями картофель при минимальных обработках. И, когда выращивали раннюю продукцию, практически никак не защищали. Просто обрабатывали посадочный материал защитно-стимулирующим раствором.

На 10 литров воды берется 3 грамма (если клубни наклюнувшиеся) или 5 граммов (если непроросшие) таких препаратов, как медный купорос, борная кислота, сернокислый магний, сернокислый цинк и 1,5 грамма марганцовки.  

Все микроэлементы, которые необходимы картофелю, в этом растворе имеются. Кроме того, он обладает и дезинфицирующими свойствами. В этом защитно-стимулирующем растворе клубни замачиваются перед посадкой. Держать – до часа. Можно и опрыскивать.

Так вот, с такой обработкой клубней мы получали чистый продовольственный картофель Жуковского раннего. На 10-15 июля он давал урожай 15-22 тонны с гектара.

Это Александр Петрович рассказал землякам о составлении растворов для обработки посадочного материала из средств, которые, в общем-то, всем доступны и недороги. Но есть препараты, добавил он, целенаправленно используемые для протравливания семенного материала от ряда болезней и вредителей. К примеру, Эместо Квантум, Престиж и прочие.

Уход

Уход на чистых участках будет один, уверенно заявил растениевод, – рыхление и гребнеобразование за 1-2 дня до всходов. Над клубнями насыпается 27-30 см почвы. Это стимулирует образование дополнительных столонов (подземных побегов, на которых образуются клубни картофеля) в засыпанной почвой части стебля, а в конечном итоге увеличивает количество клубней.

Но если участок засорен сорняками, то на 5-6 день после посадки проводят междурядную обработку с подокучиванием (то есть насыпается гребень 5-6 см высотой). Таким образом уничтожается 90-95 процентов сорняков. Если появятся сорнячки – сразу необходимо снова подокучить. Такой уход, может, и трудоемкий, но формирует стабильно высокий, не зависимый от засушливого или дождливого года урожай. 

– Мы проводили ряд опытов – без окучивания, с окучиванием, с несколькими окучиваниями. Например, для формирования большего количества клубней трижды поднимали грядки, до 50 см. Сорт Невский, который не дает более 12 клубней на куст, в этом случае дал 35 клубней – в трех ярусах, по числу окучиваний.

Полив

Хотим мы или не хотим, поливать, скорее всего, придется. Условия последних лет таковы, что сроки выпадения и количество осадков не совпадают с требованиями растений для закладки и формирования урожая. 

Как пояснил рассказчик, особенно влага нужна в фазах бутонизации и цветения. Для ранних и среднеранних сортов – это середина и последняя декада июня, для среднепоздних – первая-вторая декады июля.

При формировании урожая картофеля  почву необходимо проливать на 40-50 см вглубь. Расходуется примерно ведро воды на 2-3 куста.

Фото Владимира КОРМИЛЬЦЕВА 

и Николая ПАВЛОВА.

Селекция семенного картофеля — АгроБаза

Научные наблюдения и практика показывает, что снижение продуктивности посадочного материала происходить через 6-7 лет. Для сортообновления необходимо использовать исходный посадочный материал высокой репродукции. Можно приобретать клубни в специализированных хозяйствах, что недешево, поэтому стоит использовать и другие возможности поддержания продуктивности картофеля.

Улучшающие отборы

Существует много способов проводить улучшающий отбор посадочного материала. Рассмотрим несколько самых простых: клубневой, гнездовой, покустно-гнездовой и клоновый.

Клубневой отбор. Отбираются клубни сразу во время уборки урожая и весной, перед посадкой. Используют только соответствующие типичным для сорта морфологическим признакам клубни (по величине, форме, окраске, строению, расположению глазков и другим признакам). При этом выбраковываются нестандартные — веретеновидные, с перехватом в средней части, бледной окраской (у сортов с окрашенными глазками или клубнями) и нитевидными ростками.

Гнездовой отбор.  При таком отборе в дополнение к морфологическим признакам клубней учитывают и урожай с куста. Если гнездо малоурожайное, то клубни из него выбраковывают, несмотря на то, что внешний вид соответствует сорту.

Покустно-гнездовой отбор. При этом методе учитывается не только урожайность гнезда, форма и качество клубней, но и состояние самих растений, от которых отбирают клубни. Растения с хорошо развитой и здоровой ботвой помечают для дальнейшего отбора клубней. Это позволяет добиться значительного повышения общей урожайности и оздоровить семенной материал.

Но стоит отметить, что покустно-гнездовой метод отбора не позволяет объективно проверить продуктивность отбираемых растений в потомстве, поскольку урожай от них в момент уборки объединяют и обезличивают. Повышенная урожайность в год отбора растений, как известно, может быть обусловлена случайными факторами, например неравномерным внесением органических и минеральных удобрений.

Клоновый отбор. Именно этот метод позволяет наиболее точно установить качество семенного материала. Для отбора первым делом выделяют отдельные растения (кусты) после тщательного осмотра каждого из них в период бутонизации и во время цветения. Отмечают растения, отвечающие следующим требованиям: куст по морфологическому строению типичен для данного сорта; все стебли имеют здоровый вид; число стеблей среднее или выше среднего; все они хорошо и равномерно развиты. Отмечают первоначально отобранные растения колышком у основания куста или подвязывают к стеблям ленточки.

Окончательный отбор проводят во время уборки. Отмеченные кусты подкапывают вилами или лопатами. Урожай с каждого куста перебирают, укладывают рядом и осматривают. Окончательно отбирают на семена только клубни, отвечающие следующим требованиям: по форме типичные для данного сорта, здоровые, общее число среднее и выше среднего, количество товарных клубней достаточное.

Чтобы избежать обезличивания посадочного материала, растения с разных кустов помещают в отдельную тару. За 20-30 дней до посадки клубни осматривают. При обнаружении в какой-либо таре хотя бы одного пораженного клубня, (кольцевая гниль, черная ножка, стеблевая нематода и др.), все клубни этого куста бракуют. Семена из тар со здоровыми клубнями высаживают отдельно, в рядках с увеличенным до 50-60 см расстоянием, или же между ними ставят колышки. Растения, полученные от каждого отобранного куста, составляют клон.

После появления и отрастания всходов каждый куст в рядке (клоне) тщательно осматривают. При обнаружении хотя бы одного больного или вырожденного растения бракуется весь клон. Отбор проходит только клон, в котором все растения здоровы, хорошо и равномерно развиты. Во время уборки проводится окончательный отбор клонов, урожай которых оказался средним или выше среднего, а клубни — типичной формы, нормального размера и здоровые. Урожай таких клонов объединяют и получают хороший исходный материал для дальнейшего выращивания товарного картофеля.

Подобная семеноводческая работа гарантирует высокое качество посадочного материала.

Повторная посадка картофеля

Растениеводство 6 августа 2020

Текст: М. К. Гулов, К. Партоев, К. Алиев, Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан

Для многих стран в условиях горного массива и жаркого климата вопрос получения двух урожаев картофеля, то есть весной и осенью, с одной репродукции семенного материала имеет важное научное и практическое значение. По этой причине поиск решений для достижения такого результата становится актуальным и важным.

Как известно, клубень является органом вегетативного размножения растений картофеля. Согласно имеющейся информации, необходимым условием для прорастания свежеубранных клубней считается присутствие в них растворимых углеводов, то есть сахаров. Стимулирующее влияние на данный процесс также оказывает вы­сокая температура — порядка 30–35ºС, обусловливающая интенсивное дыхание и превращение крахмала в сахар. В связи с этим путем проведения летней посадки свежеубранными клубнями можно значительно уменьшить вырождение картофеля и достичь успехов по семеноводству сортов в условиях жаркого климата.

ХИМИЧЕСКИЕ СВЯЗИ

Важной характеристикой клубней является состояние покоя, которое определяется комплексом физиолого-биохимических условий, находящихся во взаимодействии со многими факторами, включая окружающую среду. О механизме, контролирующем данный период, известно пока мало. По существующим сообщениям, такое состояние возникает в результате присутствия в клубнях ингибитора роста D. Его концентрация, весьма значительная в начале этой стадии, обычно ослабевает к ее концу. При этом абсцизовая кислота (АБК) является одним из основных гормональных регуляторов инициации и поддержания подобного процесса: ее содержание в клубнях снижается в том числе при экспериментальном прерывании покоя. Эффективными регуляторами такого состояния и развития клубней также считаются цитокинины (ЦК), способствующие переходу картофеля от пребывания в покое к началу прорастания почек.

Общепризнанным является тот факт, что фитогормоны играют первостепенную роль в регуляции покоя и развитии клубней. Так, АБК совместно с этиленом способствуют установлению и поддержанию глубокого протекания данного состояния, ЦК и ИУК участвуют в инициации прорастания, а ГК стимулирует рост проростков. Экзогенные гормоны являются эффективным средством регуляции продолжительности фазы покоя. Вместе с тем остаются неясными физиологические причины, вызывающие закономерные изменения в содержании эндогенных гормонов в тканях клубней и почек при прохождении ими стадий покоя и прорастания. Дальнейшие исследования взаимодействия гормональной и метаболитной, или углеводной, регуляций данных процессов будут способствовать прогрессу в выяснении общих и конкретных механизмов, их контролирующих. Поскольку длительность покоя и сроки прорастания клубней картофеля имеют существенное экономическое значение, подобная научная работа является весьма актуальной.

ОТБОР МАТЕРИАЛА

Специалистами Института ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан была поставлена цель изучить сроки прорастания глазков свежеубранных клубней разных сортообразцов картофеля в условиях Хуросонского района, расположенного на высоте 550 м над уровнем моря. Для посадки использовался семенной материал различных коллекционных сортов и гибридов. Так, во время весенней посевной кампании применялись клубни горной репродукции, выращенные в районе Ляхш на высоте 2700 м и в массиве Канаск на уровне 2550 м. Из полученного в июне и июле урожая различных сортов в дальнейшем использовались семенные клубни для изучения прорастания их глазков при повторной посадке. Для определения данного показателя картофель хранился в песке влажностью 80–90% при температуре 30–38ºС в течение двух и трех месяцев. Семенной материал сорта Таджикистан, выращенный в условиях Ляхшского района, был обозначен как Таджикистан (Л), а полученный в Канаске — Таджикистан (К). В условиях Хуросонского района в течение августа и сентября проводились подсчеты степени прорастания глазков, после чего осуществлялась посадка клубней с ростками в почву по схеме 60×30 см.

Во время вегетации в течение 2016–2018 годов при выращивании сортообразцов картофеля использовалась общепринятая в данной зоне агротехника. В ходе опытов реализовывались различные мероприятия: две междурядные обработки, внесение необходимых доз минеральных удобрений — 100, 160 и 80 кг/га азота, фосфора и калия соответственно, две культивации, окучивание рядов и четыре полива. Во время вегетации были проведены все фенологические наблюдения и промеры, в рамках которых определялись высота растений в различных фазах развития, количество листьев, клубней, стеблей и корней, а также общая биомасса. Статистическая обработка данных осуществлялась по Б. А. Доспехову с использованием компьютерной программы для работы с электронными таблицами.

ЗА ДВА МЕСЯЦА

Исследования показали, что прорастание глазков свежеубранных клубней разных сортообразцов картофеля оказалось тесно связано с их генотипическими особенностями. Так, наилучшие показатели по данному признаку наблюдались у сортов Таджикистан и Клон Файзабад — 100%, в то время как у других образцов это значение колебалось в пределах от 15,4 до 65,2%. Во время хранения свежеубранных клубней во влажном песке в течение двух месяцев проросшие глазки не фиксировались у картофеля Клон-73 и F1, полученного при скрещивании Нилуфара и Клона-2. Более того, при содержании семенного материала в песке наблюдалось загнивание клубней — от 5% у F1 до 22,2% у сортообразца Бунавша. При этом у сортов Таджикистан (К и Л), Клон-73 и Клон Файзабад этот показатель равнялся нулю.

Таким образом, в среднем у всех образцов картофеля в течение двух месяцев хранения во влажном песке проросшие клубни составили 34,5%, не проросшие — 58,7%, загнившие — 6,8%. Поскольку высокие значения наблюдались у клубней Таджикистан и Клон Файзабад, данные сорта можно рекомендовать для использования в производственных условиях летней посадки картофеля в условиях южных районов Республики Таджикистан и в схожих по климатическим условиям регионах других стран.

ГЕНОТИПИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

В опыте по хранению свежеубранных клубней картофеля в течение трех месяцев испытывались несколько другие сортообразцы, причем результаты наблюдений также показали их неодинаковую способность к прорастанию. Так, показатели у сорта Кардинал отличались от значений у других экземпляров по степени появления проростков — 100% против 20–89,5%, причем последние цифры были характерны для картофеля Клон-73. По признаку загнивания также фиксировались неодинаковые результаты у различных образцов. Половина клубней во время хранения портилась у сортов Рашт, Клон-2 tj и Клон-15 tj, а у Клона-13 tj данный показатель достигал 80%. Наименьшие значения отмечались у экземпляров Кардинал — 0%, Клон-73 — 10,5%. В среднем для всех сортов проросшие глазки у картофеля составили 59,6%, а загнившие клубни — 40,4%. В итоге был сделан вывод о том, что подобный признак у свежеубранных клубней, в зависимости от генотипической особенности сортов в условиях жаркого климата юга Республики Таджикистан, колеблется от 20 до 100%. При этом сортообразцы Кардинал и Клон-73 имеют в данном плане наилучшие показатели, по причине чего их можно использовать для повторной летней посадки в жарких погодных условиях.

Таким образом, проведенные специалистами Института ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан научные исследования показали, что посадка свежеубранных клубней картофеля является действенным способом увеличения объемов сбора этой продукции. После двух и трех месяцев хранения наиболее подходящим для осуществления подобной процедуры является семенной материал сортов Кардинал, Таджикистан, Клон Файзабад и Клон-73. Однако сельхозпроизводителям следует помнить, что под воздействием высокой температуры воздуха и влажности песка незначительная часть клубней этих сортов может загнивать.

Page 50 — конференция 6-7

4.

Никулин, Р. Н. Биологическое действие СВЧ-излучения низкой

интенсивности: монография. — Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2011.-224 с.

5.

Нурлыгаянов, Р. Б. Перспективы возделывания ярового рапса в

Кемеровской области в условиях имортозамещения / Р. Б. Нурлыгаянов, А. Н.

Карома, И. А. Карома, А. Л. Филимонов // Международный

сельскохозяйственный журнал. – 2015. – № 5. – С. 22-23.

УДК 633.491

РОЛЬ СОРТА И ГУСТОТЫ ПОСАДКИ В ПОВЫШЕНИИ

КОЛИЧЕСТВА КЛУБНЕЙ КЛОНА КАРТОФЕЛЯ

Н.В. Орлов, студент; В.В. Келер, канд. с.-х. наук, доцент

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет»,

Россия, г. Красноярск

email: [email protected]

Аннотация.

В статье описываются результаты опыта по исследованию

влияния густоты посадки картофеля в питомниках производства элиты на

количество клубней у клона картофеля.

Ключевые слова:

картофель, клон, масса клубня, семеноводство,

густота посадки, элита, семена, технология, сорт.

Введение

Для повышения урожайности картофеля необходимо выведение и

совершенствование технологии возделывания раннеспелых сортов, хорошо

адаптированных к почвенно-климатическим условиям Красноярского края,

быстрое их размножение и внедрение в производство за счет хорошо

организованной системы семеноводства.

Для увеличения выхода семенного посадочного материала многими

авторами рекомендуется увеличивать густоту посадки картофеля в рядках при

увеличении междурядий [3, 4].

В связи с вышеуказанным нами была поставлена

цель исследований

-

изучение влияния густоты посадки в условиях Красноярской лесостепи на

количество клубней картофеля в клоне.

Для достижения данной цели выделены следующие

задачи

: определить

роль сорта и густоты посадки в повышении семенной продуктивности

картофеля.

Объекты и методы исследований

Опыт был заложен в 2013-2014 годах. Агротехника опытов проводилась

согласно рекомендациям на экологическое сортоиспытание сортов картофеля.

Предшественник — черный пар, его обработка велась согласно зональной системе

земледелия. Перед посадкой рано весной почву бороновали, затем глубоко

Селекция перспективных сортов картофеля Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 635.21:631.527

СЕЛЕКЦИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ

Л.А. ЕРЕНКОВА, Ф.Е. АНТОЩЕНКО, А.А. МОЛЯВКО ГНУ «Брянская опытная станция по картофелю»

Селекцию картофеля ГНУ Брянская опытная станция по картофелю ведет в течение 23 лет (с 1985г. ) в тесном сотрудничестве с ГНУ ВНИИ картофельного хозяйства. За период 2003-2007 гг. получено 38443 шт. одноклубневых гибридов и 2454 шт. гибридов 2-го года. На основе исходного материала, получаемого из ВНИИКХ и собственной гибридизации, созданы новые высокоурожайные, высококрахмалистые сорта картофеля столового и универсального назначения, с хорошими вкусовыми качествами, устойчивые к патогенам, пластичные к почвенно-климатическим условиям и пригодные для переработки. Многие сорта включены в Государственный реестр селекционных достижений. Приведены характеристики новых и перспективных сортов картофеля.

ВВЕДЕНИЕ

Картофель в РФ — один из важнейших продуктов питания, потребление которого в последние годы возросло со 112 кг до 125 кг на человека. Для этого нужно производить не менее 35-36 млн. тонн картофеля в год. Однако, урожайность картофеля остается еще низкой (10-11т/га). Низкая урожайность картофеля обусловлена комплексом экономических факторов и биологическими особенностями культуры. При вегетативном способе размножения картофель подвержен вырождению вследствие быстрого накопления фитопатогенов, поэтому первостепенное значение приобретают возделывание устойчивых сортов и эффективные технологии их семеноводства (Анисимов Б.В. и др., 2007г.). Ведущая роль в повышении урожайности картофеля остается за сортом.

В настоящее время в России в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию, представлено более 212 сортов картофеля, из них селекционерами России создано свыше 127 (Симаков Е.А. и др., 2006 г.).

Создание, выращивание и включение в производство новых сортов картофеля столового и универсального назначения с хорошими вкусовыми качествами при высоком содержании в них крахмала, пригодных для промышленной переработки, устойчивых к болезням и вредителям, пластичных к почвенно-климатическим факторам и дающих высокие урожаи даже при неблагоприятных условиях, может решить многие продовольственные вопросы и проблемы заинтересованных хозяйств, фермеров, владельцев дачных и приусадебных участков.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Брянская опытная станция по картофелю ведет селекцию на основе гибридного исходного материала, поставляемого ежегодно из ВНИИКХ, а также на исходном материале

собственной гибридизации. Такое сотрудничество дает положительные результаты в селекции сортов картофеля, и в дальнейшем будет углубляться.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

К настоящему времени испытание и оценку на Брянской опытной станции прошли около 120 тыс. гибридов, созданных селекционерами ВНИИКХ. В результате такого сотрудничества в Государственный реестр, допущенных к использованию включено 11 сортов. В Государственном испытании находятся еще 6 сортов. В 2008г. в Государственное испытание передается 2 сорта. Отселектированы и готовы к передаче в Государственное испытание 7 сортов. Все сорта отличаются высоким качеством клубней и хорошей приспособленностью к местным климатическим и почвенным условиям. Селекционная работа ведется на дерново-подзолистой супесчаной почве с содержанием гумуса (по Тюрину) — 0,9-1,1%, на среднем агрофоне. Создаваемые в таких условиях сорта хорошо переносят колебания внешних условий и эффективно отзываются на повышение уровня агротехники и агрофона.

ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ, ЗАНЕСЕННЫХ В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

РЕЕСТР

Брянский деликатес — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИ-ИКХ. В Госреестре с 2002 г. Среднеранний. Столового назначения, пригоден для переработки на хрустящий картофель. Клубни светло-бежевые. Мякоть желтая. Венчик белый. Глазки неокрашенные, мелкие. Урожайность — 34-50 т/га. Товарность — 90-96%. Масса товарного клубня — 100-130 г. Крахмалистость — 13-19%. Вкус очень хороший. Лежкость — от средней до хорошей.

Устойчив к тяжелым формам вирусных болезней, альтернариозу. Слабо поражается золотистой цистообразующей картофельной и стеблевой нематодами. Среднеустойчив к фи-тофторозу, парше обыкновенной и ризоктонии. Неустойчив к фомозу. Ценность сорта: пригодность к промышленной переработке, хороший вкус.

Брянский красный — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИ-ИКХ. В Госреестре с 2002 г. Среднепоздний. Столового назначения, пригоден для переработки на крахмал, хрустящий картофель и картофель фри. Клубни красные с окрашенными глазками. Мякоть белая. Венчик бледно-красно-фиолетовый. Урожайность 29-35 т/га. Товарность 85 — 92%. Масса товарного клубня 80-100 г. Крахмалистость 17 — 19 %. Вкусовые качества хорошие. Сохранность от средней до хорошей. Устойчив к тяжелым формам вирусных болезней, фитофторозу, альтернариозу, стеблевой нематоде, засухе. Среднеустойчив к ри-зоктониозу. Слабо поражается паршой обыкновенной.

Ценность сорта: устойчивость к тяжелым формам вирусных болезней, альтернариозу, повышенная крахмалистость.

Брянский надежный — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИ-ИКХ. В Госреестре с 2003 г. Среднепоздний. Столового назначения, пригоден для переработки на крахмал, хрустящий картофель, картофель фри и пюре. Клубни красные с окрашенными глазками средней глубины. Мякоть белая. Венчик красно-фиолетовый. Урожайность 38-50 т/га. Товарность 88 -95%. Масса товарного клубня 90-130г. Крахмалистость 18 -21 %. Вкус средний и хороший. Сохранность хорошая. Относительно устойчив к тяжелым формам вирусных болезней, колорадскому жуку, фитофторозу как по листьям так и по клубням. Слабо поражается паршой обыкновенной и ризоктонией. Ценность сорта: устойчивость к полосчатой и морщинистой мозакам, колорадскому жуку, фитофторозу.

Слава Брянщины — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИКХ. В Госреестре с 2003 г. Среднеспелый. Столового назначения, пригоден для переработки на крахмал, хрустящий картофель, картофель фри. Клубни светло-бежевые. Мякоть белая. Венчик белый. Урожайность 35-56 т/га. Товарность 85 -90 %. Масса товарного клубня 110-120г. Крахмалистость 16 -21%. Вкус средний. Лежкость от средней до удовлетворительной. Высокоустойчив к тяжелым формам вирусных болезней, стеблевой нематоде. Слабовосприимчив к картофельной нематоде. Среднеустойчив к фитофторе. Слабо поражается паршой обыкновенной и альтернариозом. Возможно растрескивание клубней при уборке. Ценность сорта: высокая урожайность, слабое поражение картофельной нематодой, устойчивость к стеблевой нематоде.

Погарский — клон сорта Ресурс, отобран Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИКХ. В Госреестре с 2004 г. Ранний. Столового назначения. Клубни светло-бежевые. Глазки мелкие. Мякоть белая. Венчик белый. Урожайность 35 — 45 т/га. Товарность 90 — 96%. Масса товарного клубня 100 — 110 г. Крахмалистость 11 — 16 %. Вкус средний. Лежкость от средней до хорошей. Устойчив к тяжелым формам вирусных болезней. Среднеустойчив к фитофторозу. Слабо поражается паршой обыкновенной, ризоктониозом, стеблевой нематодой. Ценность сорта: раннеспелость, высокая урожайность и товарность клубней.

Свенский — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИКХ. В Госрее-стре с 2007 г. Среднеспелый. Столового назначения. Клубни удлиненно-овальные, белые. Г лазки мелкие. Мякоть белая. Венчик красно-фиолетовый. Урожайность до 46 т/га. Крахмалистость 14,3 -17,2 %. Вкус хороший. Лежкость хорошая. Устойчив к тяжелым формам вирусных болезней и фитофторе. В средней степени поражается паршой обыкновенной. Слабо поражается ри-зоктонией. Пригоден для переработки на хрустящий картофель, картофель фри. Ценность сорта: стабильная урожайность, высокая товарность, пригодность к переработке.

Дарковичский — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. В Госреестре с 2007 г. Среднеспелый. Универсального назначения, пригоден для переработки на хрустящий картофель и картофель фри. Клубни округло-овальные, кремовые. Глазки мелкие. Мякоть светло — желтая. Венчик белый. Урожайность до 40 т/га. Товарность 93,4 %. Крахмалистость 13,5-16,1%. Вкус очень хороший. Лежкость хорошая. Среднеустойчив к вирусным болезням, альтернариозу. Слабо поражается фитофторой и паршой обыкновенной, средне — ризоктонией. Обладает устойчивостью к колорадскому жуку. Ценность сорта: пригодность к промпереработке, хороший вкус, устойчивость к колорадскому жуку, стабильная урожайностью.

Мустанг — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. В Г осрее-стре с 200S г. Поздний. Универсального назначения, пригоден для переработки на хрустящий картофель, картофель фри и крахмал. Клубни овально-округлые, светло-бежевые. Глазки мелкие. Мякоть светло- желтая. Венчик красно-фиолетовый с белыми кончиками. Урожайность 35-40 т/га. Товарность 93-97 %. Крахмалистость 15,3-22,1%. Вкус очень хороший. Лежкость хорошая. Устойчив к тяжелым формам вирусных болезней, альтернариозу. Высокоустойчив к фитофторозу как по листьям, так и по клубням. Устойчив к болезням клубней. Обладает устойчивостью к колорадскому жуку. Ценность сорта: пригодность к переработке, высокая товарность, устойчивость к колорадскому жуку, стабильная урожайность.

XAРAKTЕРИCTИKA СОРТОВ, НAXОДЯЩИXCЯ В ГОСУДЛРСТВЕННОМ

СОРТОИСПЫТЛНИИ

Емеля (1172-9) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. Среднеспелый. Универсального назначения, пригоден для переработки на картофелепродук-ты. Клубни округло-овальные, желтые. Глазки средней глубины. Мякоть светло- желтая. Венчик белый. Урожайность до 4S т/га. Товарность S9,9-90,2 %. Крахмалистость 16,0-20,1%. Вкус и лежкость хорошие. Устойчив к тяжелым формам вирусных болезней. Имеет среднюю устойчивость листьев к фитофторе и высокую — клубней. Устойчив к черной ножке, кольцевой гнили и картофельной нематоде. Ценность сорта: устойчивость к картофельной нематоде, пригодность к переработке.

Брянский юбилейный (94.10-260) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. Среднеранний. Столового назначения. Клубни округло-овальные, белые. Кожура гладкая. Глазки средней глубины. Мякоть белая. Венчик красно-фиолетовый. Урожайность до 30-45 т/га. Товарность 92 %. Масса товарного клубня 90-110г. Крахмалистость 14, S-17,5%. Вкус и лежкость хорошие. Устойчив к раку, скручиванию листьев, морщинистой мозаике, черной ножке и кольцевой гнили. Имеет высокую устойчивость к фитофторе как по ли-

стьям так и клубням. Клубни в средней степени поражаются паршой обыкновенной. Ценность сорта: стабильная урожайность, фитофтороустойчивость, хороший вкус и лежкость.

Дебрянск (116S-11) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. Среднеспелый. Универсального назначения. Пригоден для переработки на картофелепродук-ты. Клубни округлые, кремовые. Кожура сетчатая. Глазки средней глубины. Мякоть желтая. Венчик белый. Урожайность до 50 т/га. Товарность 90 %. Масса товарного клубня S0- 110г. Многоклубневый. Крахмалистость 17,5 — 1S,4%. Вкус очень хороший, на уровне сорта Ласу-нак. Лежкость хорошая. Не склонен к физиологическому растрескиванию клубней. Устойчив к раку, тяжелым формам вирусных болезней, черной ножке и кольцевой гнили. Имеет высокую устойчивость к фитофторе как по листьям так и клубням. Клубни не поражаются ризоктонией и незначительно в отдельные годы поражаются паршой обыкновенной. Ценность сорта: высокая урожайность, фитофтороустойчивость, очень хороший вкус, пригоден для переработки.

Красавица (1173-2) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИ-HKX. Раннеспелый. Столового назначения. Клубни овально-округлые, серо-коричневые. Кожура сетчатая. Глазки мелкие поверхностные. Мякоть белая. Венчик белый. Урожайность до 46 т/га, на 65 день 14-16 т/га. Товарность 93 %. Крахмалистость 12,9-17,2%. Вкус и сохранность хорошие. Устойчив к тяжелым формам вирусных болезней и фитофторе. Устойчив к раку, картофельной и стеблевой нематодам. Клубни высокоустойчивы к фитофторе, парше, ризоктонии и имеют очень хороший товарный вид. Ценность сорта: устойчивость к картофельной нематоде, фитофторозу и вирусным болезням, хороший вкус и лежкость.

Престиж (3904 /10) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. Среднеспелый. Универсального назначения. Пригоден для переработки на хрустящий картофель и фри. Клубни округлой и овально-округлой формы, кожура желтая, глазки средней глубины, мякоть желтая не темнеющая при резке и варке. Венчик белый. Урожайность до 45 т/га. Товарность 94,2 %. Крахмалистость 16,5-19,3%. Вкус и лежкость хорошие. Сорт устойчив к раку, тяжелым формам вирусной инфекции (морщинистой мозаике, готике, скручиванию листьев), высокоустойчив к фитофторозу как по листьям так и по клубням. Устойчив к болезням клубней: парше, ризоктонии, черной ножке, кольцевой гнили. Отличается повышенной устойчивостью к колорадскому жуку. Ценность сорта: высокая урожайность, фитофтороустойчивость, очень хороший вкус, пригоден для переработки.

Кустаревский (91.10/7) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю. Среднепоздний. Столового назначения. Клубни овально-округлой формы с поверхностным залеганием глазков кожура красная, мякоть желтая не темнеющая при резке и варке. Венчик цветка бледно-красно-фиолетовый с белыми кончиками. Урожайность до 47,2 т/га. Содер-

жание крахмала от 13,5 до 15,7 %, вкус хороший и отличный, товарность 94,5%, масса товарного клубня 92 — 170 г. Сорт устойчив к раку, среднеустойчив к вирусам. Имеет повышенную устойчивость листьев к фитофторе. Устойчив к болезням клубней: парше, ризоктонии, черной ножке, кольцевой гнили, не имеет физиологических трещин. Ценность сорта: фитофтороустойчивость, хорошие и отличные вкусовые качества.

XAРAKTЕРИCTИKA СОРТОВ, ПЕРЕДAВAЕМЫX В 200S Г. В ГОCCОРTОИCПЫTAНИЕ

Деснянский (2236-1) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИ-HKX. Среднеспелый. Столового назначения. Пригоден для переработки на хрустящий картофель и фри. Клубни округло-овальной формы с поверхностным залеганием глазков, кожура кремовая мелкосетчатая, мякоть желтая. Венчик цветка бледно-розовый. Урожайность 40-55 т/га. Содержание крахмала 15,0-1S,1 %, вкус и хранение хорошие, товарность 91,5%. Устойчивость к вирусным болезням и фитофторе высокая. Клубни высокоустойчивы к фитофторе, парше и ризоктонии. Ценность сорта: фитофтороустойчивость, пригодность к переработке и устойчивость к вирусным болезням.

Полонез (94.10/4) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. Среднепоздний. Универсального назначения. Пригоден для переработки на хрустящий картофель и фри. Клубни округлой формы, кожура белая, глазки поверхностные, мякоть белая не темнеющая при резке и варке. Венчик бледно-фиолетовый с белыми кончиками. Урожайность 35-40 т/га. Товарность 93,2 %. Крахмалистость 16,4- 1S,4 %. Вкус и лежкость хорошие. Сорт устойчив к раку, тяжелым формам вирусной инфекции (морщинистой мозаике, готике, скручиванию листьев), к фитофторозу как по листьям так и по клубням. Устойчив к болезням клубней: парше, ризоктонии, черной ножке, кольцевой гнили. Ценность сорта: ви-русоустойчивость, очень хороший вкус и лежкость, пригоден для переработки.

KРATKAЯ XAРAKTЕРИCTИKA СОРТОВ, ПОДЛЕЖAЩИX ПЕРЕДAЧЕ В ГОCУДAРCTВЕННОЕ CОРTОИCПЫTAНИЕ

Маугли (95. 11/4)- выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. Среднеспелый. Урожайность до 45т/га. Содержание крахмала 13,2-16,6%. Вкус хороший. Высокоустойчив к вирусным болезням и фитофторе по листьям. Устойчив к болезням клубней.

Мангуст (97.14/1) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИKX. Раннеспелый. Урожайность до 30т/га. Содержание крахмала 10,6 -12,4%. Вкус хороший. Устойчив к фитофторе и вирусным болезням. Клубни удлиненно-овальные. Устойчив к болезням клубней. Кожура розовая, мякоть желтая.

Юпитер (98.49/59) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИКХ. Среднеранний. Урожайность до 45т/га. Содержание крахмала 17,3-20,5%. Вкус хороший. Товарность 93%. Клубни округлой формы. Глазки средней глубины. Кожура розовая, гладкая, мякоть светло-желтая. Устойчив к вирусным болезням и фитофторе.

Бармалей (9516-9 АМ) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю и ВНИИКХ. Среднеспелый. Урожайность до 45т/га. Содержание крахмала 14,2-16,7%. Вкус хороший. Устойчив к вирусным болезням и фитофторе. Клубни устойчивы к парше обыкновенной, в средней степени поражаются ризоктонией. Клубни округлой формы, белые. Глазки средней глубины. Мякоть белая. Выделяется средней устойчивостью к колорадскому жуку.

Русич (9611-3 АМ) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю. Средне-

спелый. Универсальный. Урожайность до 48т/га. Крахмалистость 14,4-17,3%. Вкус хороший. Устойчив к фитофторе и вирусным болезням. Кожура и мякоть белые. Глазки розовые. Клубни округло- овальные, не поражаются болезнями, хорошо хранятся.

Тютчевский (977-46 АМ)- выведен Брянской опытной станцией по картофелю. Среднеспелый. Урожайность до 40т/га. Содержание крахмала 14,2-17,7%. Вкус и лежкость хорошая. Устойчив к тяжелым формам вирусной инфекции и фитофторе. Клубни округло -овальные, кожура и мякоть белые.

Антошка (977-15 АМ) — выведен Брянской опытной станцией по картофелю. Среднеранний. Столовый. Содержание крахмала 14,7-16,8%. Урожайность до 44т/га. Вкус очень хороший. Высоко устойчив к фитофторе как по листьям, так и по клубням. Устойчив к тяжелым формам вирусной инфекции. Клубни округлые, белые. Кожура гладкая. Глазки поверхностные, розовые. Мякоть белая. Клубни хорошо хранятся.

ВЫВОДЫ

Селекционная работа по созданию сортов картофеля устойчивых к болезням и вредителям, а также пригодных к промышленной переработке на картофелепродукты на Брянской опытной станции по картофелю будет активно продолжаться.

В настоящее время проходят оценку и испытание в селекционных питомниках 14879 шт. гибридов картофеля. Проходят конкурсное испытание ряд перспективных гибридов, которые размножаются для передачи их в Государственное сортоиспытание.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анисимов Б.В., Семеноводство картофеля в России: Состояние, проблемы и перспективные направления./ Б.В. Анисимов, А.И. Усков, С.М. Юрлова, Ю.А. Варицев.// Картофеле-

водство России: актуальные проблемы науки и практики. Материалы Международного конгресса « Картофель. Россия — 2007».- М.,2007. — С. 41-50.

2. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Склярова Н.П., Яшина И.М. Российские сорта картофеля (каталог). — М., 2006. — 55 с.

SELECTIONAL WORK OF PERSPECTIVE KINDS OF POTATO

L.E. ERENKOVA, F.E. ANTOSCHENKO, A.A. MOLYAVKO

State scientific institutions (SSI) “Bryansk experimental station on potato”

SUMMARY

SSI “Bryansk experimental station on potato” realized selectional work for potato during 23 years (from 1985th) in close cooperation with SSI “All-Russian scientific and research center of potato-planting”. From 2003rd to 2007th 38443 copies of one-root hybrid and 2454 copies of second-year hybrids were got by scientists. On the basis of source material received from “All-Russian scientific and research center of potato-planting” and their own hybridization new high-productive, high-starch universal and food kinds of potato were created. These kinds have good taste, stability for illnesses, flexibility for different soil and climatic conditions and suitability for processing. A number of kinds are included in State list of selectional achievements. Parameters of new and perspective kinds of potato are surveyed.

Семенной картофель Ривьера (ранний) | AgroTimes.by

Сорт Ривьера ценен своим сверхранним созреванием. Сбор урожая проводят на 40 день. Клубни овальные, реже круглые, с толстой бледно-желтой кожурой и кремовой мякотью, массой 105-170 г. Урожайность стабильно высокая, с гектара собирают до 45 тонн. Картофель при уборке повреждается слабо, на выходе получают 87-92% целых клубней. Их можно сразу употребить в пищу, а можно оставить для хранения. Если вы хотите посадить ранний сорт картофеля европейской селекции, заказывайте Ривьеру!

Посадка и уход

Наиболее подходящим считается грунт легкого механического состава. Место под картошку выбирайте такое, которое раньше всего освобождается от снега и подсыхает. Перед посадкой стоит прорастить картошку. Для посадки выбирайте небольшие клубни весом 30-70 г, более крупный посадочный материал может снизить урожайность до 60%. Заделку проводите на глубину 5-6 см, картофель укладывайте ростками вверх.

Название сорта	Ривьера
Общая   характеристика	Ультраранний, устойчив к засухе и механическим повреждениям
Содержание   крахмала	12-16%
Масса товарных   клубней	100-180 гр
Количество   клубней в кусте	8-12
Урожайность	до 450 ц/га
Потребительские качества	хороший вкус, после варки мякоть рассыпчатая
Лежкость	94%
Цвет кожуры	светлый желтый
Цвет мякоти	кремовый
Предпочтительные   регионы   выращивания	Центральный
Устойчивость к заболеваниям	чувствителен к парше, при позднем сборе  урожая может поражаться
Особенности   выращивания	рекомендуется проращивать и высаживать в прогретую почву, подкормка азотосодержащими     удобрениями, рыхление  почвы; полив только в засуху, кусты не цветут, посадка крупных клубней  увеличивает урожайность более чем в половину

Настоящая информация о семенах картофеля — дает ли картофель семена

Если вы когда-либо раньше выращивали картофель, вы знакомы с процессом посадки семенного картофеля. Термин «семенной картофель» на самом деле неверен и немного сбивает с толку, когда на самом деле сажается клубень, а не семя. Эта путаница заставляет задуматься: «Производит ли картофель семена?» и, если да, «Почему семена картофеля не используются для выращивания?».

Производят ли картофель семена?

Да, действительно, картофель дает семена.Как и большинство растений, картофель цветет, но обычно цветы сохнут и опадают с растения, не завязывая плодов. Вы с большей вероятностью увидите семена картофеля, прорастающие на растениях в регионах с более прохладными температурами; Эти прохладные температуры в сочетании с длинными днями способствуют плодоношению растений картофеля.

Кроме того, некоторые сорта более склонны к плодоношению, чем другие. Картофель Юкон Голд — один из примеров. Этот стручок семян картофеля или ягода называют «настоящими семенами картофеля».

Что такое настоящие семена картофеля?

Итак, что такое настоящие семена картофеля и почему мы не используем их вместо клубней (семенного картофеля) для размножения?

Картофельные растения дают маленькие зеленые плоды (ягоды), наполненные сотнями семян, размером с помидор черри и почти такого же внешнего вида.Хотя они напоминают помидоры и принадлежат к тому же семейству, что и томаты, семейству пасленовых, этот фрукт не является результатом перекрестного опыления с томатами.

Плод, хотя внешне похож на помидор, нельзя есть. . Он содержит токсичный соланин, который может вызвать головные боли, диарею, судороги, а в некоторых случаях — кому и смерть.

Настоящая информация о семенах картофеля

В то время как картофель, выращенный из клубней или семенного картофеля, дает точный генетический клон материнского растения, картофель, выращенный из настоящих семян картофеля, не является клонами и будет иметь характеристики, отличные от родительского растения.Настоящие семена картофеля чаще всего используются селекционерами для облегчения гибридизации и производства фруктов.

Картофель, выращиваемый на коммерческих фермах, представляет собой гибриды, отобранные за их устойчивость к болезням или высокие урожаи, которые могут передаваться только через «семенной картофель». Это гарантирует гроверу, что желаемые качества гибрида передаются по наследству.

Однако можно вырастить картофель из настоящих семян картофеля. Целесообразно использовать сорта картофеля из семейной реликвии, так как из стручков семян картофеля от гибридов не получится окучник хорошего качества.

Чтобы вырастить картофель из настоящих семян картофеля, нужно отделить семена от остальных плодов. Сначала аккуратно разомните ягоды, затем поместите в воду и оставьте на три-четыре дня. Эта смесь начнет брожение. Получившееся плавающее брожение следует слить. Жизнеспособные семена опустятся на дно, и их следует хорошо промыть и дать высохнуть на бумажном полотенце.

Затем семена можно промаркировать и хранить в сухом прохладном месте до посадки. Семена следует высаживать в помещении зимой, так как растениям, начавшимся из семян, требуется больше времени для развития, чем растениям, начавшимся из клубней.

границ | Инфекционный клон Y рекомбинантного вируса картофеля, помеченный визуальным маркером Rosea1 (PVY-Ros1), облегчает анализ вирусной инфекционности и позволяет производить большие количества антоцианов в растениях

Введение

Маркировка клонов вирусов растений маркерными генами для отслеживания инфекции внесла значительный вклад в развитие вирусологии растений в последние десятилетия (Tilsner and Oparka, 2010). В новаторских работах использовались теги для кодирования ферментов, например, ацетилхлорамфениколтрансферазы или люциферазы, что облегчало количественную оценку репликации вируса (French et al., 1986; Джоши и др., 1990). Создание инфекционного клона вируса травления табака , содержащего гетерологичную кДНК, кодирующую бактериальный фермент бета-глюкуронидазу (GUS), было шагом вперед, поскольку этот рекомбинантный клон позволял клеткам и тканям, в которых вирус экспрессировал и реплицировал свой геном быть визуализированным (Dolja et al., 1992). Однако активность GUS должна была быть выявлена ​​путем инфильтрации тканей растения подходящим хромогенным субстратом. Включение нового поколения маркеров, кодирующих флуоресцентные белки, окончательно укрепило эту стратегию изучения вирусов растений (Baulcombe et al., 1995). В отличие от GUS, флуоресцентные белки, такие как зеленый флуоресцентный белок Aequorea victoria (GFP), не нуждаются в субстрате для выявления (Chalfie et al., 1994; Rodriguez et al., 2016). Совсем недавно мы представили новый тип маркерного гена, который позволил визуально контролировать инфицированные ткани невооруженным глазом, не прибегая к сложным инструментам (Bedoya et al., 2012). Опосредованная вирусом экспрессия львиного зева ( Antirrhinum majus L.) Фактор транскрипции MYB-типа Rosea1 индуцирует накопление красноватых антоцианов исключительно в тканях, инфицированных вирусом (Bedoya et al., 2012). Триада факторов транскрипции, а именно MYB, bHLH и WD40, образуют тройной комплекс, который активирует экспрессию генов биосинтеза антоцианов (Zhang et al., 2014; Passeri et al., 2016). Фактор транскрипции MYB является ограничивающим элементом этого комплекса (Allan et al., 2008), что объясняет, почему вирусная экспрессия Rosea1 тесно коррелирует с накоплением антоцианов, которое пропорционально вирусной нагрузке (Bedoya et al., 2012) . Однако эта технология не универсальна и зависит от таких факторов, как способность эндогенного вируса экспрессировать чужеродные белки или сродство A.majus Rosea1 для взаимодействия с сопутствующими эндогенными факторами транскрипции (Majer et al., 2017). Таким образом, его применимость к конкретной системе вирус-хозяин растения должна быть проверена.

Вирус картофеля Y (PVY) в настоящее время считается основной вирусной угрозой для выращивания картофеля ( Solanum tuberosum L.) (Karasev and Gray, 2013; Quenouille et al., 2013) и занимает 5-е место в рейтинге. 10 вирусов растений в молекулярной патологии растений (Scholthof et al., 2011). Этот вирус является типичным представителем очень большого рода Potyvirus и семейства Potyviridae вирусов с плюс-цепью РНК (Gibbs and Ohshima, 2010).Он имеет широкий спектр хозяев, включая растения девяти ботанических семейств, хотя экономически важные болезни сконцентрированы в культивируемых пасленовых растениях, таких как картофель, томат ( S. lycopersicum L.), перец ( Capsicum spp.), Табак ( Nicotiana). spp.) Или петунии ( Petunia spp.) (Quenouille et al., 2013). PVY передается более чем 40 видами тлей (семейство Aphididae ) непостоянным образом. Распространенная во всем мире тля Myzus persicae Sulz.особенно эффективен. Филогенетический и эпидемиологический анализ показывает, что PVY возник в Америке, но в настоящее время вирус распространяется по всему миру (Quenouille et al., 2013). Как это типично для большинства потивирусов (род Potyvirus ), геном PVY состоит из молекулы РНК длиной почти 10000 нуклеотидов (нт), которая ковалентно связана на 5′-конце с вирусным белком, связанным с геномом (VPg), и содержит поли (A) хвост на 3 ′ конце. Эта геномная РНК инкапсидируется примерно 2000 копиями одного белка оболочки (CP) в удлиненных и изогнутых вирионах.Вирусный геном кодирует большой полипротеин и вирусные продукты (P1, HC-Pro, P3, 6K1, CI, 6K2, VPg, NIaPro, NIb и CP; рисунок 1), являющиеся результатом регулируемого каскада протеолитического процессинга (Revers and García, 2015). Дополнительный продукт (P3N-PIPO) является результатом сдвига рамки считывания в цистроне P3, который, как недавно было показано, генерируется с помощью механизма проскальзывания полимеразы (Olspert et al., 2015; Rodamilans et al., 2015).

РИСУНОК 1. Схематическое изображение рекомбинантного клона PVY, в котором транскрипционный фактор Rosea1 экспрессировался между NIb и CP: PVY-Ros1. Линии представляют вирусные 5′- и 3′-нетранслируемые области (UTR), а прямоугольники обозначают вирусные цистроны P1, HC-Pro, P3, P3N-PIPO, 6K1, CI, 6K2, VPg, NIaPro, NIb и CP, как указано. Rosea1 (Ros1) обозначен красным квадратом. Также указаны нуклеотидные и аминокислотные последовательности, добавленные к обоим концам Rosea1 , чтобы дополнить протеолитический сайт расщепления NIb / CP. Стрелки указывают на сайт расщепления. Нуклеотиды в красном цвете соответствуют молчащим мутациям, чтобы избежать гомологичных повторов в последовательности PVY-Ros1.

Мы задались вопросом, можно ли применить визуальный маркер Rosea1 к такому релевантному вирусу, как PVY, и, в частности, дает ли этот маркер какое-либо преимущество либо для анализа передачи тлей, либо для эффекта противовирусного лечения, среди прочего. С этой целью мы создали инфекционный клон дикого изолята PVY, помеченного Rosea1 (PVY-Ros1). Мы наблюдали, что этот рекомбинантный клон индуцировал красные пятна в механически инокулированной ткани, что указывает на очаги инфекции, и сплошную темно-красную окраску на верхних неинокулированных листьях, когда была установлена ​​системная инфекция.Используя наночастицы серебра, которые представляют собой простой в производстве новый наноматериал с захватывающим антимикробным действием, мы доказали, что PVY-Ros1 позволяет очень точно количественно оценить эффект противовирусной обработки растений. Интересно, что тля, питавшаяся тканями красного цвета, эффективно передавала болезнь во время процесса, который можно легко отследить благодаря индукции дискретных видимых очагов инфекции, которые предположительно окружают место прокола тлей во время инокуляции. Наконец, мы заметили, что PVY-Ros1 можно использовать в молекулярном земледелии, чтобы очень быстро вызвать производство больших количеств антоцианов, антиоксидантных соединений, используемых в пищевых, фармацевтических и промышленных целях, в биофабричных культурах.

Материалы и методы

Конструирование рекомбинантного клона PVY с меткой

Rosea1 РНК

очищали с использованием спин-колонок с силикагелем (Zymo Research) из ткани листьев картофеля, инфицированной диким канадским изолятом PVY (штамм RB). С помощью этого препарата РНК были синтезированы три различных кДНК, которые покрывали весь вирусный геном, с использованием обратной транскриптазы RevertAid (Thermo Scientific) и олигодезоксинуклеотидных праймеров от PI до PIII (последовательности всех праймеров, используемых в этой работе, указаны в дополнительной таблице S1).Каждая кДНК служила шаблоном для амплификации генома PVY в трех различных фрагментах (5 ‘, центральный и 3’) с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием высокоточной ДНК-полимеразы Phusion (Thermo Scientific) и праймеров PIV и PV (5 ‘Фрагмент), PVI и PVII (центральный фрагмент) и PVIII и PIX (3’ ​​фрагмент). Эти праймеры фланкированы сайтом узнавания рестрикционного фермента типа IIS Eco 31I (дополнительная таблица S1). Продукты амплификации клонировали по сайту Eco RV pBSΔE, производного pBluescript II KS + (регистрационный номер GenBank X52327.1), на котором сайт узнавания Eco 31I был мутагенизирован. Выбранную рекомбинантную плазмиду, которая содержала центральную часть генома PVY, использовали в качестве матрицы для мутагенизации эндогенного сайта узнавания Eco 31I с помощью ПЦР с праймерами PX и PXI путем введения молчащей мутации. Другая выбранная плазмида, содержащая 3′-фрагмент генома PVY, была использована в качестве матрицы для вставки кДНК, кодирующей фактор транскрипции A. majus Rosea1 (номер доступа в GenBank DQ275529.1) между цистронами NIb и CP путем ПЦР-амплификации с ДНК-полимеразой Phusion, расщепления с помощью Eco 31I (Thermo Scientific) и лигирования с ДНК-лигазой Т4 (Thermo Scientific). Плазмиду открывали с помощью ПЦР с использованием праймеров PXII и PXIII. КДНК Rosea1 амплифицировали с праймерами PXIV и PXV и фланкировали дополнительными последовательностями, кодирующими аминокислоты, чтобы дополнить сайт расщепления NIb / CP NIaPro (рис. 1). Наконец, кДНК, которые соответствуют 5′- и центральному фрагментам генома PVY, а также 3′-фрагменту со вставкой Rosea1 , высвобождались из соответствующих плазмид с использованием Eco 31I.Они были собраны (Engler, Marillonnet, 2014) в бинарную плазмиду pG35Z (Cordero et al., 2017) путем лигирования с ДНК-лигазой Т4. Полученную плазмиду мы назвали pGPVY-Ros1.

Инокуляция растений

Для агроинокуляции растений штамм C58C1 Agrobacterium tumefaciens , несущий вспомогательную плазмиду pCLEAN-S48 (Thole et al., 2007), подвергали электропорации с помощью pGPVY-Ros1. Трансформированные клонов A. tumefaciens сначала отбирали в планшеты с 50 мкг / мл канамицина, 7.5 мкг / мл тетрациклина и 50 мкг / мл рифампицина. Отобранные клоны далее выращивали в жидкой среде при 28 ° C только с 50 мкг / мл канамицина и использовали для агроинокуляции 4-недельных растений Nicotiana benthamiana Domin на двух листьях (Bedoya and Daròs, 2010). Жидкие культуры трансформированных A. tumefaciens выращивали до оптической плотности приблизительно 1,0 при 600 нм (OD ₆₀₀ ). Клетки извлекали центрифугированием и ресуспендировали при OD ₆₀₀ 0.5 в 10 мМ MES-NaOH, pH 5,6, 10 мМ MgCl ₂ и 150 мкМ ацетосирингоне. Культуры индуцировали в течение 3 ч при 28 ° C и использовали для агроинокуляции растений N. benthamiana . Для механической инокуляции растений неочищенные экстракты инфицированных тканей, полученные в 20 объемах 50 мМ фосфата калия, pH 8,0, 1% поливинилпирролидона 10, 1% полиэтиленгликоля 6000 и 10 мМ 2-меркаптоэтанола, натирали на лист. поверхность в присутствии карборунда с помощью ватного тампона (Bedoya and Daròs, 2010).Табак пятинедельной выдержки ( N. tabacum L., сорт Xanthi nc), четырехнедельный томат ( S. lycopersicum L., сорт Marglobe) и шестинедельный картофель (традиционный сорт из Сории, Испания) для механической инокуляции использовали растения. Во всех случаях растения содержали в камере для выращивания при 25 ° C в условиях 12-часового фотопериода день-ночь. Что касается передачи тлей, были проведены стандартные эксперименты по передаче от растения к растению, как описано ранее (Atreya et al., 1995). Особи Apterae из колонии M.persicae , любезно предоставленные A. Fereres (ICA-CSIC, Мадрид, Испания) и выращенные в лаборатории на растениях табака, собирали и хранили в стеклянных флаконах в течение 2-часового периода голодания. Тлям давали 10-минутный период доступа к зараженным PVY-Ros1 листьям, а затем переносили на тестируемые растения либо индивидуально, либо группами по 5 или 10. После периода доступа для инокуляции в течение ночи (14–18 ч) , тля была уничтожена путем опрыскивания инсектицидом, а растения были помещены в камеру для выращивания для развития симптомов.

PVY Диагностика методом RT-PCR

Препараты РНК, полученные из ткани листа с использованием спин-колонок с силикагелем, подвергали обратной транскрипции с помощью обратной транскриптазы RevertAid и праймера PIII. Продукты обратной транскрипции амплифицировали с помощью ПЦР с ДНК-полимеразой Thermus thermophilus (Biotools), используя праймеры PXVI и PXVII для амплификации цистрона PVY CP (801 п.н.), и выявляли гель-электрофорезом (1% агароза) и окрашиванием бромидом этидия. .

Синтез наночастиц серебра и обработка растений

Эндофитный гриб Curvularia lunata выращивали в аэробных условиях в картофельном бульоне с декстрозой при 26 ° C в течение 3 дней при перемешивании.Подложку для грибков промывали стерильной водой и аликвоту 10 г дополнительно перемешивали в 100 мл воды в течение 2 дней при 26 ° C. Культурный экссудат выделяли фильтрованием через ватман номер 1 и смешивали со 100 мл 1 мМ AgNO ₃ . Затем смесь инкубировали в темноте при комнатной температуре до изменения цвета. За реакцией восстановления серебра и образованием наночастиц серебра следили в течение приблизительно 1 недели с помощью спектрофотометрического анализа. Полученные наночастицы серебра были очищены, высушены и охарактеризованы спектроскопическим и микроскопическим анализами, как описано ранее (Abdel-Hafez et al., 2016). Тонкая дисперсия наночастиц серебра в воде с концентрацией 1000 частей на миллион (ppm) была получена посредством трех циклов 5-минутного перемешивания и 5-минутной обработки ультразвуком. Из этой дисперсии приготовили разбавление водой 1:10 (100 ч. / Млн). Эти препараты наночастиц серебра распыляли на растения табака 5-недельного возраста (сорт Xanthi nc). Двумя днями позже настоящие листья 5 и 6 этих растений были механически инокулированы PVY-Ros1 в присутствии карборунда, как описано выше.

Анализ антоцианов

Образцы тканей системных листьев растений табака собирали через 12 дней после инокуляции (dpi), если не указано иное, и замораживали при -80 ° C.В замороженном состоянии эти образцы тканей механически измельчали ​​и перемешивали. Для каждого образца репрезентативную аликвоту примерно 1 г ткани гомогенизировали в 10 объемах экстракционного раствора (1% HCl в метаноле) с помощью Polytron (Kinematica). Экстракты интенсивно встряхивали, инкубировали на льду в течение 1 ч с периодическим встряхиванием и, наконец, осветляли центрифугированием в течение 10 мин при 12000 g. Супернатанты разбавляли до 1:10 в растворе для экстракции (конечное соотношение ткань: раствор для экстракции 1: 100) и анализировали спектрофотометрически (UV-3100PC, VWR).Идентификацию антоцианов проводили на приборе UPLC / PDA / qTOF-MS (micromass Q-TOF micro, Waters). Разделение проводили на колонке ACQUITY BEH C18 (150 × 2,1 мм, внутренний диаметр 1,7 мкм) с подвижной фазой, которая состояла из муравьиной кислоты: воды (1: 1000 об / об; фаза A) и муравьиной кислоты: ацетонитрила (1: 1000. об / об; фаза В). Градиентные условия были следующими: 95% A в течение 5 минут, 95-90% A в течение 14 минут, от 90 до 80% A в течение 15 минут, от 80 до 65% A в течение 10 минут, от 65 до 30% A в течение 5 минут, от 30 до 0% A за 1 минуту, выдержка при 100% B в течение 5 минут, возврат к 95% A через 1 минуту и ​​уравновешивание в течение 4 минут перед следующей инъекцией.Скорость потока составляла 0,4 мл / мин, а объем вводимой пробы составлял 5 мкл. Температура колонки и образца составляла 40 и 10 ° C соответственно. УФ-видимые спектры были получены в диапазоне длин волн от 220 до 800 нм с разрешением 1,2 нм и частотой дискретизации 20 точек / с. МС-анализ проводился методом ионизации электрораспылением в отрицательном режиме. Условия масс-спектрометрии были следующими: капиллярное напряжение 2900 В, конусное напряжение 30 В; температура десольватации 300 ° C, температура источника 120 ° C, расход газа в конусе 50 л / ч, расход газа десольватации 450 л / час.Данные МС были получены в режиме центроида в диапазоне m / z от 100 до 1500 за время сканирования 0,5 с и время между сканированием 0,1 с. МС калибровали с использованием формиата натрия, и лей-энкефалин использовали в качестве фиксирующей массы с источником ионизации точной массы LockSpray. MassLynx версии 4.1 и Q-tof Micro версии 4.1 (Waters) использовались для управления приборами и для точного расчета масс.

Результаты и обсуждение

Рекомбинантный клон PVY с меткой Rosea1 является инфекционным и вызывает темно-красную пигментацию инфицированной ткани

Чтобы проанализировать, действует ли маркер Rosea1 для визуального выявления инфицированных PVY тканей, начиная с дикого изолята этого вируса, мы сконструировали полноразмерный клон, в котором кДНК кодирует A.majus Rosea1 был вставлен между цистронами NIb и CP (PVY-Ros1, рис. 1). КДНК Rosea1 фланкирована искусственными последовательностями, которые кодируют аминокислоты, чтобы комплементировать обе стороны протеолитического сайта расщепленного NIb / CP. На уровне белка эти последовательности регенерируют исходный сайт расщепления NIb / CP с обеих сторон, но на уровне нуклеотидов они включают молчащие мутации, чтобы избежать повторений последовательностей, что может облегчить удаление маркера путем гомологичной рекомбинации во время репликации вируса (рисунок 1).Рекомбинантный клон PVY-Ros1 был полностью секвенирован (дополнительный лист данных S1) и депонирован в GenBank (номер доступа KY780083). Помимо Rosea1 и последовательностей, дополняющих протеолиз, поиск BLAST показал, что клонированный PVY в основном напоминал мягкий канадский изолят PVY (вариант последовательности RB изолята PVY-O, номер доступа в GenBank HM367076) (Nie et al., 2011) . Последовательности были идентичны на 99,9% и различались только одной вставкой (A1) и пятью мутациями (G4550A, A4907G, G5794A, A6533C, C7280T и A7338G; нумерация соответствует PVY-Ros1).Обратите внимание, что молчащая мутация G4550A была введена в рекомбинантный клон, чтобы устранить эндогенный сайт узнавания Eco 31I и облегчить манипуляции. A6533C и C7280T представляют собой молчащие мутации, тогда как A4907G, G5794A и A7338G индуцируют аминокислотные замены I1574M, S1870N и T2385A по отношению к HM367076.

Три растения N. benthamiana были агроинокулированы в два листа клоном A. tumefaciens , который содержал плазмиду pGPVY-Ros1, содержащую PVY-Ros1.Одно из трех агроинокулированных растений показало симптомы инфекции при 26 dpi в верхних неинокулированных листьях. Интересно, что симптоматические ткани стали красными (рис. 2А). Учитывая относительно низкую частоту инфицирования, наблюдаемую в этом эксперименте по агроинокуляции, аналогичный набор из трех растений N. benthamiana был непосредственно механически инокулирован плазмидой pGPVY-Ros1. Одно из трех механически инокулированных растений также показало симптомы инфекции при разрешении 31 dpi, которое также стало красным. Мы использовали инфицированную ткань этих растений для приготовления сырых экстрактов для механической инокуляции табака ( N.tabacum ) растения. Все механически инокулированные листья начали показывать красные инфекционные очаги при 5 dpi, которые были четко видны при 6 dpi (рис. 2B). Все механически инокулированные растения начали проявлять симптомы инфекции на верхних неинокулированных листьях с разрешением 6 точек на дюйм, которые легко распознавались благодаря одновременной красной пигментации. У всех инокулированных растений симптоматическая ткань показала интенсивную сплошную темно-красную окраску при 12 dpi (рис. 2С). Когда те же самые инфекционные экстракты использовались для механической инокуляции растений картофеля и томатов, все растения также становились инфицированными и проявляли красную пигментацию в инфицированной ткани (рисунки 2D, E).

РИСУНОК 2. Растения, инфицированные PVY-Ros1, проявляют красную пигментацию. (A) Верхние незасеянные листья ложных (слева) и PVY-Ros1 (справа) агроинокулированных растений N. benthamiana , демонстрирующих связанное с жилками накопление антоцианов. (B) Лист N. tabacum , механически инокулированный (правая сторона) PVY-Ros1. Снимок сделан с разрешением 6 dpi. (C) Деталь растения N. tabacum , инфицированного PVY-Ros1 (11 точек на дюйм), показывающая сплошную темно-красную пигментацию. (D, E) Верхние неинокулированные листья растений картофеля (D) и томата (E) , имитирующие (слева) и механически инокулированные PVY-Ros1 (справа). Снимки были сделаны с разрешением 6 и 19 точек на дюйм соответственно.

Анализ тканей контрольных образцов с имитацией прививки табака и инфицированных растений (8 точек на дюйм) с помощью ОТ-ПЦР показал, что красные симптоматические ткани накапливают PVY-Ros1. Электрофоретический анализ продукта амплификации выявил специфическую полосу, размер которой соответствовал размеру 801 п.н., ожидаемому для CP цистрона PVY в образцах, которые соответствовали растениям, инфицированным PVY-Ros1 (рис. 3).Анализ последовательности этих продуктов ПЦР подтвердил идентичность PVY.

РИСУНОК 3. Диагностика PVY-Ros1 в растениях табака с помощью ОТ-ПЦР. Продукты амплификации из препаратов РНК трех растений, имитирующих инокулирование (дорожки 1–3) и инокулированные PVY-Ros1 (дорожки 4–6), разделяли электрофорезом в агарозном геле и выявляли окрашиванием бромидом этидия. Дорожка 7 содержит ДНК-маркер с размерами в п.н. справа. Красная стрелка указывает на продукт амплификации, соответствующий цистрону PVY CP (801 п.н.).

В совокупности эти результаты показали, что рекомбинантный клон PVY-Ros1, содержащийся в плазмиде pGPVY-Ros1, был инфекционным и эффективно экспрессировал фактор транскрипции A. majus Rosea1, который в то время активировал биосинтез антоциана в инфицированных тканях различных протестированы пасленовые хозяева: N. benthamiana , N. tabacum , картофель и томат. Однако результаты также предполагали, что pGPVY-Ros1 была довольно нестабильной плазмидой, потому что, начиная с плазмиды, частота инфицирования, полученная либо путем агроинокуляции, либо путем прямого механического заражения, была низкой.Нестабильность плазмид, содержащих клоны полноразмерных РНК-вирусов растений, является частой (Boyer and Haenni, 1994; Bedoya and Daròs, 2010). В дополнение к низкой инфекционности заражение плазмидой (либо агроинокуляцией, либо механической инокуляцией) также показало более длительную задержку по сравнению с механической инокуляцией с использованием инфекционного экстракта. Это свидетельствует о низкой эффективности экспрессии полноразмерной кДНК вируса. Поскольку экспрессия в этой конструкции управляется очень сильным промотором и терминатором 35S вируса мозаики цветной капусты (CaMV), одним из возможных объяснений такой низкой инфекционности может быть присутствие криптических интронов в последовательности PVY, что может привести к нежелательному сплайсингу в большинство стенограмм.Нежелательное присутствие криптических интронов ранее было показано в вирусе табачной мозаики (Marillonnet et al., 2005). Хотя присутствие криптических интронов никогда не было показано в случае потивирусов, вставка интрона, наоборот, использовалась для повышения стабильности и инфекционности клона (Johansen, 1996; López-Moya and García, 2000). В любом случае наши эксперименты показали возможность индуцирования инфекции PVY-Ros1 как при агроинокуляции, так и при прямой механической инокуляции pGPVY-Ros1.Наиболее важно то, что после получения некоторой начальной инфицированной ткани ее можно было бы использовать в качестве быстрого и эффективного источника инокулята PVY-Ros1 для последовательных экспериментов. Тем не менее, эффективность заражения агроинокулированным PVY-Ros1 может быть улучшена за счет коэкспрессии супрессора сайленсинга tombusvirus p19 (Saxena et al., 2011). Недавно клон PVY, помеченный GFP, был предложен в качестве универсального инструмента для функционального анализа взаимодействия растений с вирусами (Rupar et al., 2015). PVY-Ros1, основанный на прямом визуальном обнаружении, должен дополнять этот инструмент новыми экспериментальными возможностями.

PVY-Ros1 облегчает количественный анализ противовирусной активности наночастиц серебра

Скорость и легкость, с которой производные от PVY-Ros1 красные пятна и узоры отслеживаются или записываются в режиме реального времени без необходимости прибегать к сложным инструментам, делают этот рекомбинантный вирус отличным инструментом для анализа влияния условий роста в окружающей среде, генетического фона хозяина. или фитосанитарные обработки при вирусной инфекции. Чтобы получить доказательства этой концепции, мы подумали о том, чтобы обработать растения табака наночастицами серебра, нового вида наноматериала, для которого сообщалось о захватывающем антимикробном действии (Mishra and Singh, 2015), а затем инокулировать обработанные ткани PVY-Ros1.Наборы из шести растений табака (возрастом 6 недель) опрыскивали препаратом наночастиц серебра, полученных из C. lunata , в концентрации 100 и 1000 частей на миллион в воде. В этот эксперимент мы включили набор растений с имитацией опрыскивания. Двумя днями позже по два листа на растение механически инокулировали аликвотами одного и того же инокулята PVY-Ros1. Красные очаги инфекции были четко видны при 6 dpi (рис. 4A). Инокулированные листья собирали и подсчитывали очаги (дополнительная таблица S2). В то время как на имитированных инокулированных листьях наблюдалось в среднем 233 индивидуальных очага инфекции на лист, только в среднем 87 и 22 очага наблюдались на листьях, обработанных 100 и 1000 ppm наночастиц серебра, соответственно (Рисунок 4B).Таким образом, использование PVY-Ros1 очень точно показало защитный эффект наночастиц серебра против заражения растительным РНК-вирусом. Противовирусная активность наночастиц серебра неоднократно демонстрировалась на вирусах человека (Lu et al., 2008; Lara et al., 2011) или бактериофагах (Narasimha et al., 2012), но только в одном недавнем отчете о вирусах растений (Elbeshehy et al. др., 2015). Интересно отметить, что хотя в этом отчете авторы не обнаружили какого-либо положительного эффекта наночастиц серебра при лечении до инфекции, наблюдались только замечательные положительные результаты при лечении после инфекции (Elbeshehy et al., 2015), мы четко наблюдали значительный положительный эффект наночастиц серебра при лечении за 48 часов до заражения вирусом благодаря удобному мониторингу очагов инфекции на основе Rosea1.

РИСУНОК 4. Влияние наночастиц серебра на инфекционность PVY-Ros1. (A) Фотографии типичных листьев растений табака, имитирующих обработку или опрыскивание препаратом наночастиц серебра в воде при 100 и 1000 ppm, как указано. Через два дня после обработки листья механически инокулировали PVY-Ros1.Снимки сделаны с разрешением 6 dpi на PVY-Ros1. (B) Гистограмма среднего количества очагов инфекции на лист шести растений, обработанных наночастицами серебра, как указано, и механически инокулированных PVY-Ros1 через 2 дня. Очаги количественно определяли при 6 dpi с помощью PVY-Ros1. Планки погрешностей представляют собой среднюю стандартную ошибку.

PVY-Ros1 обеспечивает визуальный мониторинг передачи тли

Большинство вирусов растений передаются переносчиками. В конкретном случае потивирусов передача тлей является отличительной чертой этого рода.Мы задались вопросом, позволит ли маркер Rosea1 визуально контролировать процесс передачи тли. С этой целью и после стандартного периода голодания популяциям тли позволяли питаться красной тканью табака, инфицированной PVY-Ros1, в течение 10 минут для заражения вирусом. Затем их индивидуально переносили с различной плотностью на здоровые тестируемые проростки табака и помещали туда для инокуляции в течение ночи. Некоторые проростки были исключены из инокуляции тлей, чтобы служить в качестве контроля, и их подгруппа была инокулирована механически (положительный контроль).Наконец, тля была уничтожена обработкой инсектицидами. В отличие от контрольных растений, на которые не выделялась тля, красные пятна начали появляться через 5 дней на некоторых растениях, которые вступили в контакт с вирулосодержащими тлями (рис. 5A), и в то же время, что и на механически инокулированных контролях (рис. 5Б). Позже все эти растения проявляли симптомы инфекции на верхних неинокулированных листьях, а также красную окраску. В таблице 1 приведены результаты одиннадцати независимых экспериментов по сравнению скорости передачи вируса при трех различных плотностях тлей.Во всех случаях вирусную инфекцию легко контролировать по появлению красной окраски, вызванной маркером Rosea1. Скорость передачи PVY-Ros1, опосредованная тлей, варьировала от 84% при плотности переносчиков 10 тлей на растение до 23% при 1 тле на растение (Таблица 1). У всех растений с красными очагами инфекции на инокулированных листьях позже развилась системная инфекция. И снова простота мониторинга передачи вируса, опосредованного тлей, делает PVY-Ros1 отличным инструментом для количественной оценки воздействия фитосанитарных обработок на передачу заболеваний вирусоносными переносчиками.Между прочим, мы наблюдали, что по сравнению с механически инокулированными растениями, у которых подавляющее большинство очагов инфекции были круглыми (например, см. Рис. 2B), растения, инокулированные тлей, показали большую долю удлиненных очагов неправильной формы, которые развивались вдоль нервов листа (рис. 5А). Это наблюдение предполагает, что эпидермальные клетки с поверхности листа изначально инфицированы во время механической инокуляции, тогда как инокуляция, опосредованная тлей, может чаще инициировать инфекцию в сосудистой ткани.Недавно сообщалось об отслеживании начальных стадий заражения вирусом насекомыми-переносчиками для трансмиссивного варианта вируса мозаики огурца , помеченного GFP (Krenz et al., 2015). Наши результаты показывают, что PVY-Ros1 может быть использован для изучения участков заражения тлей потивирусами.

РИСУНОК 5. Визуальный мониторинг процесса передачи тли PVY-Ros1. Подробная информация о типичных растениях табака, инокулированных PVY-Ros1 (A) с использованием вирулосодержащих тлей или (B) механически.Передача тли часто приводила к появлению удлиненных красных очагов инфекции, что свидетельствовало о заражении сосудистых пучков. Снимки были сделаны с разрешением 5 dpi.

ТАБЛИЦА 1. Передача тли PVY-Ros1.

PVY-Ros1 как инструмент молекулярного земледелия для производства антоцианов в растениях биофабрики

Антоцианы — водорастворимые натуральные пигменты, производимые растениями, которым уделяется пристальное внимание благодаря их свойствам, способствующим укреплению здоровья (Zhang et al., 2014; Passeri et al., 2016). Выполняя ранее описанные эксперименты, мы были поражены интенсивностью красной пигментации, вызванной PVY-Ros1, особенно у растений табака (например, см. Рисунок 2C). Мы предполагали, что PVY-Ros1 можно также использовать в молекулярном земледелии, чтобы очень быстро вызвать большие накопления антоцианов в биофабричных растениях. Имея в виду эту идею, мы изучили динамику накопления антоцианов, индуцированного PVY-Ros1, в растениях табака, идентифицировали основной антоциан, продуцируемый в инфицированных тканях табака, и оценили выход антоцианов.Для этой цели мы механически инокулировали серию 5-недельных растений табака с PVY-Ros1 на одном листе и собирали верхнюю неинокулированную ткань с разным dpi (рис. 6А). Из этих тканей антоцианы экстрагировали в подкисленном метаноле и количественно определяли спектрофотометрическим анализом. На рис. 6В сравниваются спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях двух экстрактов, полученных из одного и того же растения. Зеленый экстракт (зеленая линия в спектре) был получен из нижней бессимптомной ткани, а темно-красный экстракт (красная линия) из верхней симптоматической ткани.Интенсивная полоса поглощения с центром при 530 нм указывает на сильное накопление антоцианов в последней ткани. Анализ оптической плотности экстрактов ткани, собранных с разным dpi, показал, что значительное количество антоцианов начало накапливаться в инфицированных тканях примерно при 8 dpi и достигло максимального накопления примерно при 12 dpi (рис. 6C). Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) в сочетании с масс-спектрометрией (МС), анализ экстракта, который соответствовал 12 dpi, показал, что цианидин-3-O-рутинозид (антирринин) был основным антоцианом, присутствующим в экстракте (рис. 6D). .При рассмотрении коэффициента молярного вымирания этого вида (26 900 M ^-1 см ^-1 ) мы подсчитали, что накопление антоциана составляет около 275 мг на 100 г свежей ткани табака. Это количество аналогично тем, которые накапливаются в плодах и других тканях растений, отличающихся высоким содержанием антоцианов (Wu et al., 2006; Zhao et al., 2013). Чтобы избежать ненужных спекуляций, мы сравнили содержание антоцианов в ткани табака, инфицированной PVY-Ros1 (12 точек на дюйм), с некоторыми сезонными фруктами и овощами, которые мы купили на местном рынке.Экстракты получали в тех же условиях с использованием подкисленного метанола, а количество антоцианов определяли с помощью спектрофотометрического анализа. Интересно, что этот анализ показал, что накопление антоцианов в ткани табака, инфицированной PVY-Ros1, было больше, чем в ежевике, красной капусте, чернике, малине, красном луке или гранате (рис. 7).

РИСУНОК 6. Вирус картофеля Y -Ros1-опосредованное производство антоцианов в растениях табака.(A) Типичные верхние неинокулированные листья, взятые из растений, механически инокулированных PVY-Ros1. Снимки были сделаны с разным dpi, как указано. (B) Спектры поглощения экстрактов метанола, полученных из нижней бессимптомной (зеленая линия) и верхней симптоматической (красная линия) ткани из растения табака, инфицированного PVY-Ros1 (12 точек на дюйм). (C) График средней абсорбции при 530 нм в зависимости от времени после инокуляции экстрактов метанола из верхних не инокулированных тканей растений табака, инфицированных PVY-Ros1.Планки погрешностей представляют собой среднюю стандартную ошибку. (D) Идентификация цианидин-3-O-рутинозида в экстрактах ткани табака, инфицированной PVY-Ros1, с помощью разделения ВЭЖХ в сочетании с анализом МС.

РИСУНОК 7. Сравнение накопления антоцианов в ткани, инфицированной PVY-Ros1, с разными фруктами и овощами. Видимые спектры (400–700 нм) экстрактов, полученных с подкисленным метанолом (соотношение 100 мл на 1 г сырой массы) из листьев табака, инфицированных PVY-Ros1 (красная линия), и различных фруктов и овощей, как указано.

В то время как система PVY-Ros1 / табак продуцирует большие количества природного антоцианина цианидин-3-O-рутинозида, совместная экспрессия или подавление некоторых конкретных ферментов пути биосинтеза антоцианов или переносчиков вакуолей может позволить эффективное производство новых антоцианов с особую коммерческую ценность. Эти ферменты можно экспрессировать с использованием того же вируса или других вирусных векторов, например, тех, которые происходят от вируса табачной мозаики или вируса картофеля X , которые вызывают инфекции, совместимые с PVY.Векторы, производные от потивируса, могут коэкспрессировать несколько белков, кДНК которых вставлены в разные положения вирусного генома (Kelloniemi et al., 2008) или в одну кассету экспрессии (Bedoya et al., 2010; Majer et al., 2017).

Сообщалось также о значительных количествах антоцианов в трансгенных растениях табака, которые экспрессируют фактор транскрипции IbMYB1a сладкого картофеля ( Ipomoea batatas [L.] Lam). Наибольшее накопление — 110 мг на 100 г свежей ткани — было зарегистрировано в листьях линии, в которой этот фактор транскрипции экспрессировался под контролем промотора спорамина (An et al., 2015). Это означает, что описанная здесь стратегия на основе вирусов дает большее количество антоцианов (примерно в 2,5 раза) с помощью гораздо менее сложного процесса, чем стабильная трансформация растений. Более того, в нашей стратегии вирусных векторов использовались взрослые растения, у которых удалось избежать проблем развития, вызванных высоким накоплением антоцианов. Таким образом, использование систем, полученных из вирусов растений, для экспрессии ферментов или регуляторных факторов, участвующих в биосинтезе ценных соединений, может добавить ряд преимуществ по сравнению с трансгенными растениями.Во-первых, вирусными геномами можно быстро и легко манипулировать. Во-вторых, образование представляющих интерес соединений может запускаться у взрослых растений. В-третьих, интересующие продукты можно собирать только через несколько дней после инокуляции. Ранее мы показали производство ликопина и других каротиноидов в тканях табака с использованием вектора, полученного из TEV, который экспрессирует биосинтетические ферменты бактериального происхождения (Majer et al., 2017). К сожалению, в отличие от стратегий стабильной трансформации, количество генетической информации, которая может быть выражена с помощью вирусов растений, ограничено.Мы предполагаем, что совместное использование рекомбинантных вирусов растений и генетически трансформированных растений-хозяев расширит возможности получения ценных соединений во все более сложных подходах к молекулярному земледелию.

PVY-Ros1 — универсальный биотехнологический инструмент, который служит разным целям

В заключение, в этой работе мы построили инфекционный рекомбинантный клон PVY, который эффективно экспрессирует фактор транскрипции Rosea1 A. majus MYB-типа, который сильно активирует накопление антоцианов в инфицированных тканях.В то время как плазмида, в которой содержался рекомбинантный вирус (pGPVY-Ros1), была довольно нестабильной при амплификации в E. coli или A. tumefaciens , и с ней было нелегко бороться, рекомбинантный вирус (PVY-Ros1) генерировал в хозяйстве растение было высоко заразным и стабильным. Используя PVY-Ros1 в качестве инокулята, мы продемонстрировали, как можно легко количественно определить очаги инфекции и зараженные растения невооруженным глазом, не прибегая к молекулярным анализам или сложным инструментам.Наши экспериментальные результаты также показали, как PVY-Ros1 облегчает анализ фитосанитарных продуктов, таких как наночастицы серебра, или позволяет отслеживать передачу вируса тли, что является важным процессом распространения болезни. Наконец, мы также продемонстрировали, как PVY-Ros1 можно использовать в молекулярном земледелии, чтобы запустить производство большого количества антиоксидантных антоцианов (275 мг на 100 г сырой массы) в растениях биофабрики всего за 12 дней.

Авторские взносы

J-AD задумал проект и провел эксперименты с участием всех других авторов.TC, MM, J-JL-M и J-AD провели эксперименты и проанализировали данные. J-AD написал рукопись с участием всех других авторов. Все авторы прочитали и одобрили окончательную рукопись.

Финансирование

Это исследование было поддержано грантами BIO2014-54269-R и AGL2013-49919-EXP для J-AD и AGL2013-42537-R для J-JL-M от Министерства экономики и конкуренции (MINECO, софинансирование фондов FEDER) , Испания. MM был поддержан программой Erasmus Mundus Scholarship-ACTION 2 WELCOME Европейской комиссии.Исследования в CRAG частично поддерживаются CERCA (Generalitat de Catalunya) и «Программой Северо-Очоа для центров передового опыта в области исследований и разработок» на 2016–2019 годы (SEV-2015-0533).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим Веронику Арагонес за ее отличную техническую помощь, а также Хосе Луиса Рамбла и Антонио Гранелла (IBMCP, CSIC-UPV, Валенсия) за их ценную помощь в анализе антоцианов.Мы также благодарим Себастьяна Бокеля (Сельское хозяйство и агропродовольствие, Канада) за его ценную помощь в этом исследовании.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2017.00611/full#supplementary-material

Список литературы

Абдель-Хафез, С. И., Нафади, Н. А., Абдель-Рахим, И. Р., Шалту, А. М., Дарос, Дж .-А., и Мохамед, М. А. (2016). Оценка токсичности белковых наночастиц серебра в отношении патогенного Alternaria solani . 3 Biotech 6, 199. doi: 10.1007 / s13205-016-0515-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ан, К. Х., Ли, К. У., Ли, С. Х., Чон, Й. Дж., Ву, С. Г., Чун, Х. и др. (2015). Гетерологичная экспрессия IbMYB1a разными промоторами демонстрирует разные паттерны накопления антоцианов в табаке. Plant Physiol. Biochem. 89, 1–10. DOI: 10.1016 / j.plaphy.2015.02.002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Атрея, П.Л., Лопес-Мойя, Дж. Дж., Чу, М., Атрея, К. Д., и Пироне, Т. П. (1995). Мутационный анализ N-концевых аминокислот белка оболочки, участвующих в передаче потивируса тлями. J. Gen. Virol. 76, 265–270. DOI: 10.1099 / 0022-1317-76-2-265

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баулкомб, Д. К., Чепмен, С., Санта-Крус, С. (1995). Зеленый флуоресцентный белок медузы как репортер вирусных инфекций. Plant J. 7, 1045–1053.DOI: 10.1046 / j.1365-313X.1995.07061045.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бедоя, Л., Мартинес, Ф., Рубио, Л., и Дарос, Дж. А. (2010). Одновременная эквимолярная экспрессия нескольких белков в растениях из обезвреженного вектора потивируса. J. Biotechnol. 150, 268–275. DOI: 10.1016 / j.jbiotec.2010.08.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бедоя, Л. К., Мартинес, Ф., Орзаес, Д., и Дарос, Дж. А. (2012). Визуальное отслеживание заражения и передвижения растительного вируса с помощью репортерного фактора транскрипции MYB, который активирует биосинтез антоцианов. Plant Physiol. 158, 1130–1138. DOI: 10.1104 / стр.111.192922

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chalfie, M., Tu, Y., Euskirchen, G., Ward, W. W., and Prasher, D.C (1994). Зеленый флуоресцентный белок как маркер экспрессии генов. Наука 263, 802–805. DOI: 10.1126 / science.8303295

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кордеро, Т., Сердан, Л., Карбонелл, А., Кацару, К., Калантидис, К., и Дарос, Дж.А. (2017). Dicer-Like 4 участвует в ограничении системного движения вируса желтой мозаики кабачков в Nicotiana benthamiana . Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 30, 63–71. DOI: 10.1094 / MPMI-11-16-0239-R

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доля В. В., Макбрайд Х. Дж. И Кэррингтон Дж. К. (1992). Мечение репликации и перемещения потивируса растений путем вставки β-глюкуронидазы в вирусный полипротеин. Proc. Natl. Акад. Sci. США 89, 10208–10212. DOI: 10.1073 / pnas.89.21.10208

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эльбешехи, Э. К., Элацзази, А. М., и Аггелис, Г. (2015). Синтез наночастиц серебра с помощью новых изолятов Bacillus spp., Характеристика наночастиц и их активность против вируса желтой мозаики бобов и патогенов человека. Фронт. Microbiol. 6: 453. DOI: 10.3389 / fmicb.2015.00453

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Французский, Р., Джанда, М., и Алквист, П. (1986). Бактериальный ген, вставленный в сконструированный РНК-вирус: эффективная экспрессия в клетках однодольных растений. Наука 231, 1294–1297. DOI: 10.1126 / science.231.4743.1294

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йохансен, И. Э. (1996). Вставка интрона облегчает амплификацию клонированной кДНК вируса в Escherichia coli , в то время как биологическая активность восстанавливается после транскрипции in vivo . Proc. Natl. Акад. Sci. США 93, 12400–12405. DOI: 10.1073 / pnas.93.22.12400

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джоши, Р. Л., Джоши, В., и Оу, Д. У. (1990). Геном BSMV опосредовал экспрессию чужеродного гена в клетках двудольных и однодольных растений. EMBO J. 9, 2663–2669.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Карасев А.В., Грей С.М. (2013). Постоянные и возникающие проблемы, связанные с вирусом Potato virus Y в картофеле. Annu. Rev. Phytopathol. 51, 571–586. DOI: 10.1146 / annurev-phyto-082712-102332

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Келлониеми Дж., Мякинен К. и Валконен Дж. П. (2008). Три гетерологичных белка одновременно экспрессируются из химерного потивируса: инфекционность, стабильность и корреляция длин генома и вирионов. Virus Res. 135, 282–291. DOI: 10.1016 / j.virusres.2008.04.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кренц, Б., Брониковски А., Лу X., Зибелл Х., Томпсон Дж. Р. и Перри К. Л. (2015). Визуальный мониторинг инфекции вируса мозаики огурца в Nicotiana benthamiana после передачи тлей-переносчиком Myzus persicae . J. Gen. Virol. 96, 2904–2912. DOI: 10.1099 / vir.0.000185

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лара, Х. Х., Икстепан-Туррент, Л., Гарза Тревино, Э. Н., и Сингх, Д. К. (2011). Использование наночастиц серебра увеличивало ингибирование ассоциированной с клеткой инфекции ВИЧ-1 за счет нейтрализации антител, выработанных против белков оболочки ВИЧ-1. J. Nanobiotechnol. 9:38. DOI: 10.1186 / 1477-3155-9-38

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес-Мойя, Дж. Дж., И Гарсия, Дж. А. (2000). Конструирование стабильного и высокоинфекционного клона кДНК, содержащего интрон, потивируса оспы сливы и его использование для заражения растений путем бомбардировки частицами. Virus Res. 68, 99–107. DOI: 10.1016 / S0168-1702 (00) 00161-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, Л., Sun, R. W., Chen, R., Hui, C. K., Ho, C. M., Luk, J. M., et al. (2008). Наночастицы серебра подавляют репликацию вируса гепатита В. Антивирь. Ther. 13, 253–262.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Майер, Э., Льоренте, Б., Родригес-Консепсьон, М., и Дарос, Дж. А. (2017). Перепрограммирование биосинтеза каротиноидов в растениях с использованием вирусного вектора. Sci. Отчет 7: 41645. DOI: 10.1038 / srep41645

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мариллонне, С., Thoeringer, C., Kandzia, R., Klimyuk, V., and Gleba, Y. (2005). Системная трансфекция вирусных репликонов, опосредованная Agrobacterium tumefaciens , для эффективной временной экспрессии в растениях. Nat. Biotechnol. 23, 718–723. DOI: 10.1038 / nbt1094

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мишра С., Сингх Х. Б. (2015). Биосинтезированные наночастицы серебра как нанооружие против фитопатогенов: изучение их возможностей и потенциала в сельском хозяйстве. Заявл. Microbiol. Biotechnol. 99, 1097–1107. DOI: 10.1007 / s00253-014-6296-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нарасимха, Г., Хадри, Х., и Алзохайри, М. (2012). Противовирусные свойства наночастиц серебра, синтезированных с помощью Aspergillus spp. Pharm. Lett. 4, 649–651.

Google Scholar

Ни, Б. Х., Синг, М., Салливан, А., Синг, Р. П., Се, К. Х., и Не, Х. З. (2011). Распознавание и молекулярная дискриминация тяжелых и легких вариантов PVY-O Potato virus Y в картофеле в Нью-Брансуике, Канада. Завод Dis. 95, 113–119. DOI: 10.1094 / pdis-04-10-0257

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ольсперт, А., Чанг, Б. Ю., Аткинс, Дж. Ф., Карр, Дж. П., и Ферт, А. Э. (2015). Проскальзывание транскрипции в семействе вирусов с положительной РНК Potyviridae . EMBO Rep. 16, 995–1004. DOI: 10.15252 / embr.201540509

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Passeri, V., Koes, R., and Quattrocchio, F. M.(2016). Новые задачи при разработке ценных растительных продуктов: стабилизация антоцианов в растительных вакуолях. Фронт. Plant Sci. 7: 153. DOI: 10.3389 / fpls.2016.00153

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кенуй, Дж., Вассилакос, Н., Моури, Б. (2013). Вирус картофеля Y : основной патоген сельскохозяйственных культур, который предоставил важную информацию об эволюции вирусной патогенности. Мол. Завод Патол. 14, 439–452. DOI: 10.1111 / mpp.12024

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Родамиланс, Б., Валли, А., Мингот, А., Сан-Леон, Д., Баулкомб, Д., Лопес-Мойя, Дж. Дж. И др. (2015). Проскальзывание РНК-полимеразы как механизм продукции генных продуктов сдвига рамки считывания в вирусах растений семейства Potyviridae . J. Virol. 89, 6965–6967. DOI: 10.1128 / JVI.00337-15

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Родригес, Э.А., Кэмпбелл, Р. Э., Лин, Дж. Й., Лин, М. З., Мияваки, А., Палмер, А. Е. и др. (2016). Растущий и светящийся набор флуоресцентных и фотоактивных белков. Trends Biochem. Sci. 42, 111–129. DOI: 10.1016 / j.tibs.2016.09.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рупар М., Форез Ф., Трибодет М., Гутьеррес-Агирре И., Делоне А., Глэйс Л. и др. (2015). Флуоресцентно меченый Вирус картофеля Y : универсальный инструмент для функционального анализа взаимодействий растений и вирусов. Мол. Взаимодействие с растительными микробами. 28, 739–750. DOI: 10.1094 / mpmi-07-14-0218-ta

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Saxena, P., Hsieh, Y.C, Alvarado, V.Y., Sainsbury, F., Saunders, K., Lomonossoff, G.P., et al. (2011). Повышенная экспрессия чужеродных генов в растениях с использованием кодируемого вирусом супрессора молчания РНК, модифицированного так, чтобы быть безопасным для развития. Plant Biotechnol. J. 9, 703–712. DOI: 10.1111 / j.1467-7652.2010.00574.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шольтгоф, К.Б., Адкинс, С., Чоснек, Х., Палукайтис, П., Жако, Э., Хон, Т. и др. (2011). Топ-10 вирусов растений в молекулярной патологии растений. Мол. Завод Патол. 12, 938–954. DOI: 10.1111 / j.1364-3703.2011.00752.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Толе В., Уорланд Б., Снейп Дж. У. и Вэйн П. (2007). Двойная бинарная векторная система pCLEAN для трансформации растений, опосредованной Agrobacterium . Plant Physiol. 145, 1211–1219.DOI: 10.1104 / стр.107.108563

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, X. Л., Бичер, Г. Р., Холден, Дж. М., Хайтовиц, Д. Б., Гебхард, С. Е. и Прайор, Р. Л. (2006). Концентрации антоцианов в обычных пищевых продуктах в США и оценка нормального потребления. J. Agric. Food Chem. 54, 4069–4075. DOI: 10.1021 / jf060300i

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжао, X. Q., Юань, Z. H., Фанг, Ю. М., Инь, Ю. Л., и Фэн, Л. Дж. (2013). Характеристика и оценка основных антоцианов в кожуре граната ( Punica granatum L.) различных сортов и фазы их развития. Eur. Food Res. Technol. 236, 109–117. DOI: 10.1007 / s00217-012-1869-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Конструирование инфекционного клона полной кДНК вируса мозаики картофеля

1.

Baulcombe DC, Lloyd J, Manoussopoulos IN, Roberts IM, Harrison BD (1993) Сигнал для зависимой от потивируса передачи тлей вируса мозаики картофеля и тли. эффект его передачи вирусу X картофеля.J Gen Virol 74 (Pt 7): 1245–1253

CAS Статья Google ученый

2.

Blawid R, Nagata T (2015) Конструирование инфекционного клона вируса РНК растений в бинарном векторе с использованием одностадийной сборки Гибсона. J Virol Methods 222: 11–15

CAS Статья Google ученый

3.

Дмитрук О.О., Мамчур О., Коломиец Л.П. (2007) Электронно-микроскопическое исследование вируса мозаики аукуба картофеля.Mikrobiol Z 69: 48–55

CAS PubMed Google ученый

4.

Fakhfakh H, Vilaine F, Makni M, Robaglia C (1996) Бесклеточное клонирование и биолистическая инокуляция инфекционной кДНК вируса картофеля Y. J Gen Virol 77 (Pt 3): 519–523

CAS Статья Google ученый

5.

Flatken S, Ungewickell V, Menzel W, Maiss E (2008) Конструирование инфекционного клона кДНК полной длины вируса M.Arch Virol 153: 1385–1389

CAS Статья Google ученый

6.

Health EPoP, Bragard C, Dehnen-Schmutz K, Gonthier P, Jacques MA, Jaques Miret JA, Justesen AF, MacLeod A, Magnusson CS, Milonas P, Navas-Cortes JA, Parnell S, Potting R, Reignault PL, Thulke HH, van der Werf W, Vicent Civera A, Yuen J, Zappala L, Candresse T, Lacomme C, Bottex B, Oplaat C, Roenhorst A, Schenk M, Di Serio F (2020) ЕС вирусы и вироиды картофеля.EFSA J 18: 05853

Google ученый

7.

Hemenway C, Weiss J, O’Connell K, Tumer NE (1990) Характеристика инфекционных транскриптов из клона кДНК X вируса картофеля. Вирусология 175: 365–371

CAS Статья Google ученый

8.

Кассанис Б., Говье Д.А. (1971) Новые данные о механизме передачи тлей вирусов мозаики С картофеля и картофеля.J Gen Virol 10: 99–101

CAS Статья Google ученый

9.

Lee L, Kaplan IB, Ripoll DR, Liang D, Palukaitis P, Gray SM (2005) Поверхностная петля белка оболочки вируса скручивания листьев картофеля участвует в сборке вирионов, системном движении и передаче тлей. J Virol 79: 1207–1214

CAS Статья Google ученый

10.

Li X, Hataya T (2019) Создание и характеристика инфекционного клона кДНК вируса S картофеля, полученного из отобранных популяций, которые пережили генетические узкие места.Virol J 16:18

Артикул Google ученый

11.

Loebenstein G (2001) Вирус мозаики картофеля Aucuba (PAMV; род Potexvirus). В: Loebenstein G, Berger PH, Brunt AA, Lawson RH (eds) Вирус и вирусоподобные болезни картофеля и производство семенного картофеля. Springer, Dordrecht, pp 117–119

Глава Google ученый

12.

Manoussopoulos IN (2000) Передача тлями штаммов вируса мозаики картофеля aucuba, опосредованная различными штаммами вируса Y.J Phytopathol 148: 327–331

Статья Google ученый

13.

Мануссопулос И.Н. (2001) Приобретение и удержание вспомогательного компонента Y вируса картофеля при передаче вируса мозаики картофеля тлей. J Phytopathol 149: 103–106

Статья Google ученый

14.

Мики Т., Осима Н. (1972) Химические исследования структурного белка вируса мозаики аукуба картофеля.Вирусология 48: 386–393

CAS Статья Google ученый

15.

Paalme V, Gammelgard E, Jarvekulg L, Valkonen JPT (2004) Рекомбинанты двух почти идентичных потивирусных изолятов in vitro проявляют у растений новые фенотипы вирулентности и симптомов. J Gen Virol 85: 739–747

CAS Статья Google ученый

16.

Пууранд У., Валконен Дж. П., Макинен К., Рабенштейн Ф., Саарма М. (1996) Инфекционные транскрипты in vitro из клонированной кДНК потивируса картофеля А.Virus Res 40: 135–140

CAS Статья Google ученый

17.

Рашид М.О., Ли Дж.Х., Лю Кью, Ван И, Хан Ц.Г. (2021) Молекулярное обнаружение и идентификация восьми вирусов картофеля в провинции Ганьсу в Китае. Curr Plant Biol 25: 100184

Артикул Google ученый

18.

Susaimuthu J, Agindotan BO, Miller LA, Perry KL (2007) Вирус мозаики картофеля aucuba в картофеле в штате Нью-Йорк.Завод Dis 91: 1202

CAS Статья Google ученый

19.

Васкес В., Монтеро-Астуа М., Ривера С. (2006) Заболеваемость и высотное распределение 13 вирусных культур в Solanum tuberosum (Solanaceae) из Коста-Рики. Rev Biol Trop 54: 1135–1141

Артикул Google ученый

20.

Wu X, Liu Q, Chai M, Liu J, Zhang L, Cheng X (2018) Первый отчет о вирусе мозаики картофеля аукуба на картофеле в Китае.Plant Dis 102: 2671–2671

Артикул Google ученый

21.

Xu H, Leclerc D, Leung B, AbouHaidar MG (1994) Полная нуклеотидная последовательность и геномная организация мозаичного potexvirus картофеля aucuba. Arch Virol 135: 461–469

CAS Статья Google ученый

Банк клонов и физическая и генетическая карта ДНК хлоропластов картофеля

Аноним (1984) Картофель для развивающихся стран.Международный центр картофеля (CIP), Лима, Перу, стр. 148

Бовенберг В.А., Хоу CJ, Cool AJ, Nijkamp HJJ (1984) Физическое картирование генов полипептидов субъединиц, кодируемых хлоропластной ДНК, комплекса ATPsynthase из Petunia hybrida . Curr Genet 8: 283–290

Google ученый

Бакнер Б., Хайд Б.Б. (1985) Вариации ДНК хлоропластов между обычным культурным картофелем ( Solanum tuberosum ssp. tuberosum) и несколько южноамериканских родственников. Theor Appl Genet 71: 527–531

Google ученый

Cannon GC, Heinhorst S, Weissbach A (1985) Количественная молекулярная гибридизация на нейлоновых мембранах. Анал Биохим 149: 229–237

Google ученый

Cohen BN, Coleman TA, Schmitt JJ, Weissbach H (1984) Экспрессия in vitro и характеристика сайта начала трансляции продукта гена psb A (Q _B белок) от высших растений.Nucleic Acids Res 12: 6221–6230

Google ученый

Cordingly JS, Taylor DW, Dunne DW, Butterworth AE (1983) Банки клонов кДНК паразита Schistosoma mansoni: выделение клонов, содержащих потенциально иммунодиагностический антигенный ген. Ген 26: 25–39

Google ученый

Дагберт М., Эрлих С.Д. (1979) Длительная инкубация в хлориде кальция улучшает компетентность клеток Escherichia coli .Ген 6: 23–28

Google ученый

Fluhr R, Edelman M (1981 a) Сохранение последовательности последовательностей у пасленовых и между Nicotiana и Spinacia . Nucleic Acids Res 9: 6841–6853

Google ученый

Fluhr R, Edelman M (1981 b) Физическое картирование ДНК хлоропластов Nicotiana tabacum . Mol Gen Genet 181: 484–490

Google ученый

Fluhr R, Fromm H, Edelman M (1983) Банк клонов Nicotiana tabacum ДНК хлоропластов: картирование альфа-, бета- и эпсилон-субъединиц фактора связывания АТФазы, большой субъединицы рибулозебисфосфаткарбоксилазы и 32 -KDal мембранный белок.Ген 25: 271–280

Google ученый

Fromm H, Edelman M, Koller B, Goloubinoff P, Galun E (1986) Загадка гена, кодирующего рибосомный белок S12, в хлоропластах Nicotiana . Nuclei Acids Res 14: 883–898

Google ученый

Галун Э., Авив Д. (1986) Перенос органелл. Методы Enzymol 118: 595–611

Google ученый

Green RM, Vardi A, Galun E (1986) Пластом Citrus .Физическая карта, вариации среди сортов и видов Citrus и сравнение с родственными родами. Theor Appl Genet 72: 170–177

Google ученый

Hawkes JG (1978) Биосистематика картофеля. В: Harris PM (ed) Урожай картофеля. Chapman and Hall, London, pp. 15–69

Google ученый

Hetherington SE, Smillie RM, Malagamba P, Huaman Z (1983) Термостойкость и холодоустойчивость культурного картофеля, измеренные методом флуоресценции хлорофилла.Planta 159: 119–124

Google ученый

Hildebrand M, Jurgenson JE, Ramage RT, Bourgue DP (1985) Получение физической карты ДНК хлоропластов из Nicotiana tabacum с помощью двумерного геля и компьютерного рестрикционного анализа. Плазмида 14: 64–79

Google ученый

Хосака К. (1986) Кто мать картофеля? — рестрикционный эндонуклеазный анализ ДНК хлоропластов культурного картофеля.Theor Appl Genet 72: 606–618

Google ученый

Hosaka K, Ogihara Y, Matsubayashi M, Tsunewaki K (1984) Филогенетические отношения между клубневыми видами Solanum , выявленные с помощью рестрикционного эндонуклеазного анализа ДНК хлоропластов. Jpn J Genet 59: 349–369

Google ученый

Кан М., Колтер Р., Томас С., Фигурски Д., Мейер Р., Ремо Э., Хелински Д. Р. (1979) Носители для клонирования плазмид, полученные из плазмид ColEI, F, R6K.В: Ву Р. (ред.) Методы в энзимологии, том 68, стр. 268–280

Коллер Б., Фромм Х, Галун Е., Эдельман М. (1987) Доказательства транс-сплайсинга пре-мРНК в хлоропластах табака in vivo. . Мобильный 48: 111–119

Google ученый

Maniatis T, Fritsch EF, Sambrook J (1982) Молекулярное клонирование. Лаборатория Колд-Спринг-Харбор

Норрандер Дж., Кемпе Т., Мессинг Дж. (1983) Конструирование улучшенных векторов М13 с использованием олигодезоксинуклеотид-направленного мутагенеза.Ген 26: 101–106

Google ученый

Палмер Дж. Д. (1985) Сравнительная организация геномов хлоропластов. Анну Рев Жене 19: 325–354

Google ученый

Палмер Дж. Д. (1986) Выделение и структурный анализ ДНК хлоропластов. In: Weissbach A, Weissbach H (eds) Methods in Enhancements, vol 118. pp 167–185

Palmer JD, Osorio B, Aldrich J, Thompson WF (1987) Эволюция ДНК хлоропластов среди бобовых: потеря большого перевернутого повтор произошел до других перестроек последовательности.Curr Genet 11: 275–286

Google ученый

Палмер Дж. Д., Замир Д. (1982) Эволюция хлоропластной ДНК и филогенетические отношения в Lycopersicon . Proc Natl Acad Sci USA 79: 5006–5010

Google ученый

Perl-Treves R, Galun E (1985) Пластом Cucumis : физическая карта, внутригенная изменчивость и филогенетические отношения. Theor Appl Genet 71: 417–429

Google ученый

Perl-Treves R, Zamir D, Navot N, Galun E (1985) Филогения Cucumis на основе изоферментной изменчивости и ее сравнения с филогенией пластома.Theor Appl Genet 71: 430–436

Google ученый

Phillips A (1985) Рестрикционная карта и банк клонов пластидной ДНК томата. Curr Genet 10: 147–152

Google ученый

Ruether U (1982) pUR250 позволяет быстро химически секвенировать обе цепи ДНК своих вставок. Nucleic Acids Res 10: 5765–5772

Google ученый

Rusche JR, Howard-Flanders P (1985) Гексамин хлорид кобальта способствует межмолекулярному лигированию фрагментов ДНК с тупым концом с помощью ДНК-лигазы Т4.Nucleic Acids Res 13: 1997–2008

Google ученый

Шинозаки К., Оме Т, Танака М, Вакасуги Т, Хаясида Н, Мацубаяси Т, Заита Н, Чунгвонгсе Дж., Обоката Дж., Ямагути-Шинозаки К., Охто С, Торазава К., Менг BY, Сугита М, Дено , Kamogashira T, Yamada K, Kusuda J, Takaiwa F, Kato A, Tohdoh N, Shimada H, Sugiura M (1986 a) Полная нуклеотидная последовательность генома хлоропласта табака: его генная организация и экспрессия.EMBO J 5: 2043–2049

Google ученый

Шинозаки К., Ом М, Танака М, Вакасуги Т., Хаяшида Н., Мацубаяша Т., Заита Н., Чунгвонгсе Дж., Обоката Дж., Ямагути-Шинозаки К., Охто С, Торазава К., Менг BY, Сугита М, Дено Х. , Kamogashira T, Yamada K, Kusuda J, Takaiwa F, Kata A, Tohdoh N, Shimada H, Sugiura M (1986 b) Полная нуклеотидная последовательность генома хлоропласта табака. Plant Mol Biol Rep 4: 111–175

Google ученый

Smillie RM, Hetherington SE, Ochoa C, Malagamba P (1983) Устойчивость диких видов картофеля с разных высот к холоду и жаре.Planta 159: 112–118

Google ученый

Summers J (1975) Физическая карта фрагментов ДНК вируса полиомы, полученных расщеплением рестриктазой из Haemophilus aegypticus: эндонуклеаза R. HaeIII. J Virol 15: 946–953

Google ученый

Zhu YX, Duvall EJ, Lovett PS, Kung SD (1982) Nicotiana геном хлоропласта. V. Конструирование, картирование и экспрессия библиотеки клонов N.otophora ДНК хлоропласта. Mol Gen Genet 187: 61–66

Google ученый

(PDF) Укоренение мини-черенков для производства проростков картофеля

D. A. Bisognin et al.

Таблица 3. Процент укоренения верхушечных мини-черенков молодых и зрелых растений трех клонов картофеля.

Клоны Возраст материнского растения *

Молодые зрелые

Макака 85,0 аА ** 31.7 aB

SMINIA793101-3 90,0 aA 51,7 aB

Asterix 86,7 aA 8,3 bB

CV (%) 16,5

* Материнские растения были получены в результате микроразмножения: молодые были недавно акклиматизированными проростками, зрелые — в начале клубнеобразования (около

через 30 дней после пересадки). ** Средние значения, за которыми следует одна и та же буква, не различаются по тесту Дункана при вероятности ошибки 5%.

, разработанный для производства мини-клубней картофеля, который использовался в данном исследовании, не требует использования оборудования

для акклиматизации к окружающей среде или гормонов растений для укоренения мини-черенков.По этой причине

можно считать простым, недорогим и легко применимым методом на производственном уровне. Этот метод предлагает

упрощений и адаптаций, необходимых для мелкомасштабного производства рассады картофеля, и, таким образом,

увеличивает доступность высококачественного семенного картофеля.

4. Заключение

Мини-черенки картофеля можно укоренять в закрытой системе беспочвенного выращивания, орошаемой питательным раствором или водопроводной водой

.Мини-черенки молодых растений имеют более высокую способность к укоренению по сравнению с мини-черенками зрелых растений

. Потеря способности к укоренению зависит от сорта картофеля.

Благодарности

Авторы благодарят CAPES (Координация по совершенствованию кадров высшего образования) за предоставление повторной поисковой стипендии

, а также CNPq (Национальный совет по научному и технологическому развитию) за частичное финансирование

Программы по селекции и генетике картофеля. и для предоставления исследовательских стипендий.

Ссылки

[1] Ассис, М. (1999) Novas Tecnologias na Propagação de Batata. Informe Agropecuário, 20, 30-33.

[2] Кальдевилла, Э.М., Лозано, М.Г. (1993) Cultivos Sin Suelo: Hortalizas en Clima Mediterráneo. 3rd Edición,

Редакционное Réus, Espanha.

[3] Медейрос, C.A.B., Ziemer, A.H. и Daniels, J. (2002) Produção de Sementes Pré-básicas de Batata em Sistemas

Hidropônicos. Horticultura Brasileira, 20, 110–114.http://dx.doi.org/10.1590/S0102-05362002000100022

[4] Мюллер, Д.Р., Бизоньин, Д.А., Андриоло, Д.Л., Деллай, Дж. и Копетти, Ф. (2007) Produção Hidropônica de Batata em

Diferentes Concentrações de Solução Nutritiva e Épocas de Cultivo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 42, 647-653.

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-204X2007000500006

[5] Деллай, Дж., Бизогнин, Д. А., Андриоло, Дж. Л., Стрек, Н. А., Мюллер, Д. и Бандинелли, М. (2008) Densidade de Plantio

на Produção Hidropônica de Minitubérculos de Batata.Ciência Rural, 38, 1534-1539.

http://dx.doi.org/10.1590/S0103-84782008000600007

[6] Герра, М.П., ​​Веско, Л.Л., Пескадор, Р., Шуэльтер, А.Р. и Нодари, Р.О. (1999) Estabelecimento de um Protocolo

Regenerativo para a Micropropagação do Abacaxizeiro. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 34, 1557–1563.

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-204X1999000

5

[7] Сильва, Р.М. (1987) Multiplicação Rápida. В: Reifschneider, F.J. Org., Produção de Batata, 1ª Edição, Linha Gráfica e

Editora, Brasília, 194–210.

[8] Pereira, J.E.S. и Fortes, G.R.L. (2004) Produção de Mudas Pré-Básicas de Batata por Estaquia a Partir de Plantas

Micropropagadas. Horticultura Brasileira, 22, 186–192. http://dx.doi.org/10.1590/S0102-05362004000200005

[9] Силва, E.C, Пинто, C.A., Соуза-Диас, J.A.C. и Араужо, Т. (2011) Uso de Reguladores de Crescimento em Brotos

Destacados de Batata-Semente. Horticultura Brasileira, 29, 504-509.

http://dx.doi.org/10.1590 / S0102-05362011000400010

[10] Hartmann, H.T., Kester, D.E., Davies Jr., F.T. и Женева, Р.Л. (2002) Размножение растений: принципы и практика. 7th

Ген RB, клонированный из Solanum bulbocastanum, придает устойчивость широкого спектра к фитофторозу картофеля

Abstract

Фитофтороз, вызываемый возбудителем оомицетов Фитофтора infestans , является самой разрушительной болезнью картофеля в мире. Контроль фитофтороза в США и других развитых странах полагается широко применяется фунгицидами.Ранее мы продемонстрировали, что дикие диплоидный вид картофеля Solanum bulbocastanum обладает высокой устойчивостью к все известные расы P. infestans . Гермоплазма картофеля, полученная из S. Bulbocastanum показал длительную и эффективную устойчивость в полевых условиях. Здесь мы сообщаем о клонировании основного гена устойчивости RB в S. Bulbocastanum , используя картографический подход в сочетании с стратегия дальнего действия (LR) -PCR. Кластер из четырех генов устойчивости CC-NBS-LRR (спиральная спираль – сайт связывания нуклеотидов – Leu-богатый повтор) класс был обнаружен в генетически картированном регионе RB .Трансгенный растения, содержащие продукт LR-PCR одного из этих четырех генов, демонстрировали широкие Спектр фитофтороза. Клонированный ген RB обеспечивает новый ресурс для создания устойчивых к фитофторозу сортов картофеля. Наши результаты также демонстрируют, что LR-PCR является ценным подходом к выделению генов, которые не может поддерживаться в системе бактериальных искусственных хромосом.

Фитофтороз картофеля, заболевание, вызываемое возбудителем оомицетов. Phytophthora infestans — одно из самых разрушительных растений в мире. болезни.Фитофтороз стал причиной картофельного голода в Европе в 19 век, в результате которого от голода погибло более миллиона человек. люди только в Ирландии. Несмотря на свое историческое значение, ни один из сорта картофеля, выращиваемые в настоящее время в США, имеют достаточно поздно устойчивость к фитофторозу. В настоящее время фитофтороз отвечает за многомиллиардные убытки ежегодно при производстве картофеля и томатов (1). Кроме того, при разработке страны, где ограничены средства на закупку фунгицидов, фитофтороз может полностью исключить урожай картофеля.

Ряд видов дикого картофеля, например, Solanum demissum (2 n = 6 x = 72), совместно с P. infestans и предоставили первичную зародышевую плазму для выращивания устойчивости к фитофторозу в культурный картофель. По крайней мере, 11 генов устойчивости (R) произошли от S. demissum были включены в различные сорта картофеля. (2). Все эти 11 генов R придают расово-специфическое сверхчувствительное сопротивление. Сорта картофеля, обладающие такие гены R не устойчивы ко всем расам возбудителя.Эти расовые гены R обеспечивают только кратковременную устойчивость в полевых условиях как новые вирулентные расы патогена быстро преодолевают резистентность, кодируемую гены устойчивости к одной расе (3, 4).

Дикий диплоидный вид картофеля, Solanum bulbocastanum (2 n = 2 x = 24), обладает высокой устойчивостью ко всем известным расам P. infestans , даже в условиях сильной болезни (5). Потому что S. Bulbocastanum сексуально несовместим с картофелем, соматическими гибридами картофеля и этого дикого вида были выведены с долгосрочной целью улавливание этого сопротивления для использования в сортах картофеля.Соматические гибриды и у ряда потомков обратного скрещивания постоянно наблюдалась фитофтороз устойчивость аналогична родительскому клону S. bulbocastanum PT29. (5, 6). В отличие от сортов картофеля содержащие гены R, полученные из S. demissum , без очевидной некротической поражения, характерные для классической гиперчувствительной реакции, наблюдались. Фактически, патоген иногда спорулирует на полученных из PT29 стойкие материалы. Устойчивость растений, производных от PT29, проявляется как медленное прогрессирование развития поражения, что существенно снижает скорость развития болезней растений.Этот фенотип общего подавление, но не устранение развития симптомов, постоянно наблюдались при полевых испытаниях в различных местах в США и в Толука, Мексика, с 1995 по 2002 год. Сопротивление фитофторозу связано с с материалами, полученными из PT29, можно рассматривать как снижающие скорость или, в некоторых термины, частичная резистентность, и может эффективно использоваться в селекции резистентности программы (7).

Несколько популяций были выведены из фертильного соматического гибрида. между картофелем и S.Bulbocastanum клон PT29 и его обратное скрещивание потомство. Главный локус устойчивости, RB , был сопоставлен со специфическим расположение на хромосоме 8 S. bulbocastanum (8). Бактериальный искусственный контиг хромосомы (ВАС), охватывающий ген RB , был сконструирован с использованием повторяющийся подход ходьбы BAC и генетического картирования с высоким разрешением (9). В этой статье мы сообщаем клонирование гена RB с помощью подхода на основе карты, используемого в комбинация с дальнодействующей (LR) -PCR.Клонированный ген RB обеспечит важный ресурс для выращивания устойчивых к фитофторозу сортов картофеля и дальнейшее понимание механизмов устойчивости растений к болезням.

Материалы и методы

Секвенирование и анализ ДНК. Последовательности ДНК S. Bulbocastanum , клоны ВАС 177O13 и CB3A14 были определены с использованием стратегия секвенирования дробовика, как описано Yuan et al. (10). Два BAC были депонированы в отделении PLN GenBank [инвентарные номераAY303171 (177O13) и AY303170 (CB3A14)]. Множественные выравнивания последовательностей проводили с использованием программное обеспечение clustalx 1.81 (11). Диверсификация выбора были исследованы с помощью paml (12, 13).

ПЦР дальнего действия. Для каждого кандидата были разработаны праймеры RB ген (из устойчивого гаплотипа RB ) на основе последовательности информация о BAC 177O13 (чувствительный гаплотип rb ). Индивидуальный гены-кандидаты RB амплифицировали с помощью LR-PCR с использованием геномной ДНК С.Bulbocastanum клон PT29 в качестве шаблона. Последовательности из восьми пар оснований (CGGGATCC) были введены во все праймеры LR-PCR (Таблица 3, которая опубликовано в качестве вспомогательной информации на веб-сайте PNAS, www.pnas.org) для создания сайта рестрикции Bam HI для облегчения клонирования Продукты LR-PCR. LR-ПЦР-реакции проводили в общем объеме 50 мкл, содержащий 2,5 единицы Takara LA Taq (PanVera, Madison, WI), 1 × реакционный буфер, 400 мкМ dNTP, 100 нг матричной ДНК и 0.2 мкМ каждого праймера. Условия ПЦР: 1 мин при 94 ° C, затем 35 ° C. циклы по 20 секунд при 94 ° C, 20 секунд при 60 ° C и 15 минут при 68 ° C. В Продукты LR-PCR из трех независимых реакций были клонированы в pGEM-T или векторы pCR-XL-TOPO. Происхождение гаплотипа ( РБ или РБ гаплотип) клонированных фрагментов LR-PCR определяли с помощью расщепленного амплифицированного маркеры полиморфной последовательности (Таблица 4, которая опубликована как подтверждающая информация на веб-сайте PNAS) разработан для точного картографирования (9).Конечные продукты LR-PCR из гаплотипа RB были переклонированы в сайт Bam HI бинарный космидный вектор pCLD04541 (14) для использования в картофеле трансформация.

Анализ комплементации. Конструкции pCLD04541, содержащие предполагаемые гены RB , полученные из LR-PCR и BAC CB3A14, были введены в штамм LBA4404 Agrobacterium tumefaciens путем электропорации. Произведена трансформация картофеля ( Solanum tuberosum cv. Katahdin). по существу, как описано Ziegelhoffer et al. (15). Канамицин-устойчивый трансгенные растения тестировали с помощью ПЦР с использованием как ген-специфических праймеров, так и Маркеры CAPS. Растения с подтвержденной вставкой предполагаемых генов были клонально размножили in vitro и проверили на устойчивость к фитофторозу. Анализ устойчивости к теплицам проводили в трех повторностях путем инокуляции растения со спорангиальными суспензиями различных изолятов P. infestans (Таблица 1) согласно Naess et al. (8). Баллы за фитофтороз были регистрировали через 3, 4, 5, 7 и 10 дней после инокуляции.Рейтинги и диапазоны процента инфекций, связанных с оценкой, составили: 9, нет видимая инфекция; 8, <10%; 7, 11–25%; 6, 26–40%; 5, 41–60%; 4, 61–70%; 3, 71–80%; 2, 81–90%; 1,> 90%; 0, 100%.

Таблица 1. Изоляты P. infestans , используемые для устойчивости к фитофторозу оценка

Rapid Amplification of cDNA Ends (RACE). Трехнедельный S. Bulbocastanum PT29 инокулировали P. infestans изолировать US930287 и содержать в теплицах.Равное количество оспариваемых и незатронутые листья через 12 часов и 1, 2, 3, 4 и 5 дней после инокуляции были собраны и объединены. Тотальную РНК выделяли из объединенных материалов. с помощью TRIzol (Invitrogen). Поли (A) ⁺ РНК выделяли с использованием Системы выделения мРНК PolyATract (Promega). Концы 5 ‘и 3’ кДНК определяли методом RACE с использованием набора GeneRacer (Invitrogen). В Праймеры RACE (Таблица 5, которая опубликована в качестве вспомогательной информации по Веб-сайт PNAS) идентичны между устойчивыми и восприимчивыми гаплотипы.

Результаты

Клонирование гена RB методом LR-PCR. Локус RB был ранее сопоставлен с 8-й хромосомой S. bulbocastanum (8). Локус RB является гетерозиготный ( RB / rb ) в исходном S. Bulbocastanum клон PT29, используемый при разработке генетического картирования популяции и библиотеки BAC. Удивительно, но все 11 BAC, связанные с Локус RB произошел от гаплотипа rb (9).Один из этих 11 BAC, 177O13, была полностью секвенирована. ВАС 177O13 содержит 163 635 п.н. и включает одну усеченный и четыре полных CC-NBS-LRR (спиральная спираль – связывание нуклеотидов site-Leu-rich repeat) -класса аналогов R-гена (RGA) (Рисунок 1). Тот усеченный и четыре полных RGA в 177O13 имеют имена rga-tr, rga1, rga2, rga3 и rga4 соответственно.

Рис.1.

Генетические и физические карты геномной области, содержащей РБ . В RB Локус тесно связан с маркерами CT88, TG495, 273C и 274A. (8, 9).Клоны BAC из RB гаплотип представлены в виде закрашенных прямоугольников, а клоны ВАС из rb гаплотип представлены в виде открытых прямоугольников. И 177O13, и CB3A14 содержат один усеченный и четыре полных RGA. Направление транскрипции каждого гена обозначено стрелкой. Область делеции 3,6 т.п.н. между Маркированы RGA2 и RGA-tr . Этот фрагмент размером 3,6 кб не является присутствует в BAC CB3A14, но нарисован с целью сравнения с BAC 177O13.

Мы использовали подход на основе LR-PCR для клонирования RGA из RB гаплотип. Четыре набора праймеров (таблица 3) были разработаны на основе последовательностей в BAC 177O13 для усиления каждого из четырех полных RGA. ДНК, выделенная из S. Bulbocastanum клон РТ29 использовали в качестве матрицы LR-PCR. Четыре LR-PCR продукты с ожидаемыми размерами 13,0, 8,6, 11,8 и 7,9 кб были успешно амплифицирован из S. bulbocastanum и клонирован в pGEM-T или Векторы pCR-XL-TOPO.Конечное секвенирование и маркеры CAPS (таблица 4) были использованы для определить происхождение rb или RB каждого клонированного LR-PCR фрагмент. Чтобы избежать потенциальных артефактов ПЦР, мы клонировали три независимых LR-PCR. продукты для каждого из четырех RGA. Все четыре RGA получены из обоих Гаплотипы rb и RB были выделены с помощью LR-PCR. эксперименты. Четыре RGA, производные от гаплотипа RB , обозначены RGA1 -PCR, RGA2 -PCR, RGA3 -PCR и RGA4 -PCR, и были клонированы в сайт Bam HI двоичного вектор pCLD04541 для исследований комплементации.

Комплементационный анализ клонов RGA, полученных из LR-PCR. Четыре Клоны RGA, амплифицированные из гаплотипа RB , переносили в A. tumefaciens штамм LBA4404. Катахдин, восприимчивый сорт картофеля фитофтороза использовали для трансформации, опосредованной Agrobacterium . Трансгенные растения катадин (таблица 2), разработанные из четырех конструкций RGA, инокулировали изолируйте US930287 из P. infestans . Katahdin растения, содержащие RGA1 -PCR, RGA3 -PCR и RGA4 -PCR, а также нетрансформированные контроли, были восприимчивы к фитофторозу (Инжир.2 и Таблица 2). Листья всего у восприимчивых растений наблюдались типичные распространяющиеся поражения с пропитанными водой области и обширное гниение появилось позже. Напротив, все 14 растений, полученных в результате независимых трансформаций с использованием Конструкция RGA2 -PCR показала устойчивость к патогену. П. infestans заражение этих растений было значительно отложено и ограничено к нижним листьям. Небольшие поражения, которые развились на нижних листьях, были ограничено зараженной зоной.

Рис.2.

Комплементационный анализ предполагаемых генов RB . Трансгенный катадин а контрольные растения инокулировали изолятом US930287 P. Сибирский . Симптомы заболевания регистрировали через 7 дней после инокуляции. ( A — C ) Трансгенные растения катадина, содержащие конструкции RGA1 -PCR, RGA2 -PCR и RGA4 -PCR, соответственно. ( D ) Контрольный завод Катахдин. ( E ) Завод Катахдин, который не был привит.( F — I ) Трансгенные растения катадин содержащие конструкции RGA1 -BAC, RGA2 -BAC, RGA3 -BAC, и RGA4 -BAC соответственно.

Таблица 2. Скрининг трансгенных растений на фитофтороз с использованием изолята US930287

Одна из ПЦР-трансгенных линий RGA2- , SP922, впоследствии была протестировано с использованием пяти дополнительных изолятов P. infestans (Таблица 1). Установки SP922 показали замечательную устойчивость ко всем пяти изолятам, включая 126C18, a «Суперраса», которая преодолевает все 11 основных генов R, идентифицированных в С.demissum (16). Все нетрансформированные растения катадина были чувствительными (данные не показаны). SP922 был восприимчив к фитофторозу при инокулировании изолятом AS98-100 из возбудитель фитофтороза Alternaria solani (данные не представлены). Этот результат согласуется с независимой сегрегацией устойчивости к фитофторозу и локус RB , наблюдаемый в популяциях BC1, происходящих от картофель – соматические гибриды PT29 (J.P.H., неопубликованная работа). В результаты комплементации показали, что RGA2 представляет собой функциональный ген RB .

Попытки клонировать RB из BAC. Анализ последовательности BAC 177O13 показали, что область размером 102 kb, которая охватывает rb , лишена Bam HI сайтов рестрикции. Потому что примерно две трети PT29 Библиотека ВАС была разработана на основе частичного переваривания Bam HI. (9, 17), отсутствие клонов ВАС содержащий аллель RB , может быть связано с отсутствием Bam HI сайты в этом регионе. Мы построили библиотеку BAC, состоящую из 8 448 клонов путем полного расщепления Bam HI ДНК РТ29.Четыре клона BAC были идентифицированы с помощью зондов, расположенных в области RB . Три из четыре клона произошли от гаплотипа rb . Четвертый БАК, CB3A14 произошел от гаплотипа RB .

Полное секвенирование CB3A14 выявило четыре полных RGA. Усеченный RGA, обнаруженный в 177O13, не наблюдался в CB3A14. (Рисунок 1). Четыре RGA в CB3A14 были обозначены RGA1 -BAC, RGA2 -BAC, RGA3 -BAC и RGA4 -BAC.Библиотека космид была разработана из CB3A14 с использованием бинарного вектора pCLD04541. Клоны космид, содержащие каждый из четыре RGA были отобраны с помощью ПЦР с использованием двух наборов праймеров, предназначенных для каждый RGA (Таблица 6, которая публикуется как вспомогательная информация о PNAS веб-сайт) и использовались для преобразования Катахдина. Удивительно, но трансгенный Катахдиновые растения, содержащие все четыре конструкции, включая RGA2 -BAC, не показали повышенной устойчивости по сравнению с контрольными растениями катадина (Таблица 2 и Инжир.2). Эти результаты показывают что RGA2 -PCR и RGA2 -BAC не представляют один и тот же геномный Последовательности ДНК. Анализ последовательности RGA2 -PCR и RGA2 -BAC, а также ВАС 177O13 и CB3A14, показали, что делеция размером 3,6 т.п.н. произошла в CB3A14 между 3 ‘областью RGA2 и серединой RGA-tr (рис.1).

Пара праймеров (таблица 3), охватывающих предполагаемую делецию размером 3,6 т.п.н., была разработан на основе последовательности CB3A14.Ожидаемый фрагмент размером 7 т.п.н. был амплифицирован. из CB3A14, тогда как фрагмент размером 10 т.п.н. был амплифицирован из геномных генов PT 29 ДНК и BAC177O13 (рис. 3). Мы затем провели ПЦР-анализ 12 независимых клонов из исходной лунки. содержащий BAC CB3A14. Полосу размером 7 т.п.н. амплифицировали с 10 из 12 клонов. Один клон (рис. 3, дорожка 7) произведен продукты размером 7 и 10 т.п.н., что указывает на то, что это, вероятно, смесь делеционные производные и интактные фрагменты. Второй клон (Рис. 3, дорожка 3) произвела основная полоса размером 10 кбайт и несколько слабых полос меньшего размера, похожие на схему произведен из геномной ДНК PT29.Нам не удалось спасти этот клон с помощью ретрансформируя плазмиду ВАС в различные штаммы E. coli , потому что снова наблюдалась аналогичная картина делеции. Эти результаты подтвердили, что исходный ВАС CB3A14 не может стабильно сохраняться в E. coli .

Рис.3.

Анализ стабильности CB3A14. Культура из исходной лунки BAC CB3A14 штриховкой, и плазмидная ДНК из 12 независимых клонов (дорожки 1–12) был выделен и использован в качестве матрицы для ПЦР-анализа с праймерами GAP-1a и GAP-1b (таблица 3), которые охватывают 3.Делеция 6 kb (Рисунок 1). В эксперименте представлена ​​дорожкой 13, геномная ДНК из S. bulbocastanum клона PT29 использовался как шаблон. В эксперименте, представленном дорожкой 14, ДНК из ВАС 177O13 использовался в качестве шаблона.

Анализ стенограммы RGA. Структуры четырех RGA были определены путем сравнения последовательностей геномной ДНК, полученных из BAC CB3A14 и продукты LR-PCR с продуктами RACE 5 ‘и 3’. Множественная гонка продукты из каждого эксперимента были секвенированы, чтобы избежать ошибок ПЦР.Последовательности продукты RACE 5 ‘и 3’ для каждого RGA перекрываются и предоставлены полное покрытие транскрибируемого региона. Анализ RACE показал, что RGA1, RGA2 ( RB ), RGA3 и RGA4 — все выражены и имеют аналогичную структуру с одним интроном (Рис.4 A ). РБ транскрибируется в листьях растений S. bulbocastanum в отсутствие проблемы патогена, предполагая, что она конститутивно выражена.

Рис.4.

Структура гена RB и выведенного белка RB. ( A ) Физическая структура гена RB . Два экзона обозначены открытыми прямоугольниками, а один интрон обозначен линиями, направленными вниз. ( B ) Прогнозируемые последовательности белка RB. Потенциальный мотив лейциновой молнии и Мотив гептадного повтора подчеркнут. Три предсказанных киназных мотива Домены NBS показаны синим цветом. Консервативные мотивы генов устойчивости растений: показаны зеленым цветом.Две замены аминокислот (E ⁴²⁰ -K и K ⁶⁶² -M), вызванные неправильным включением LR-PCR, выделены жирным шрифтом и подчеркнуто. Начальной точкой делеции 3,6 т.п.н. в RGA2 -BAC является двойное подчеркивание. LRR выравниваются в соответствии с консенсусной последовательностью. LXXLXXLXXLXLXXN / CXXLXXLXX, где X представляет собой любую аминокислоту. Первые L и последние два L не очень консервативны в разных LRR. Алифатические остатки L, I, M, V и F — красные; преобразованные остатки N, C и T имеют коричневый цвет.

Последовательности продуктов 5 ‘и 3’ RACE RGA2 ( RB ) выявили два полных первичных транскрипта. Один соответствовал rga2 ( rb ) в BAC 177O13, а другой соответствует RGA2 -ПЦР-последовательность, за исключением интрона из 679 пар оснований (положения 430–1,108) и трех нуклеотидных несовпадений. Три несоответствия были вызванных LR-PCR, что было подтверждено частичным секвенированием соответствующая область двух дополнительных независимых продуктов LR-PCR.В 5′-транскрипт был идентичен только первым 2295 п.н. последовательность RGA2 -BAC, за исключением наблюдаемой идентичной интронной области в RGA2 -PCR. Однако ни один из трех 3′-транскриптов не соответствовал последовательность RGA2 -BAC, подтверждающая начало делеции размером 3,6 т.п.н. из 3′-кодирующей области RGA2 ( RB ).

Структура и эволюция семейства генов RB. РБ длина транскрипта составила 3319 п.н. и содержала UTR из 130 и 276 п.н. концы 5 ‘и 3’ соответственно.Ген RB кодирует предсказанный полипептид из 970 аминокислот с молекулярной массой 110,3 кДа (Рис.4 B ). В предсказанный белок RB принадлежит к классу белков R NBS-LRR (18). Предполагаемый домен NBS состоит из трех мотивов: киназы 1a или P-петли (позиции 182–190), киназа 2 (положения 255–264) и киназа 3a (положения 288–293) (Рис.4 B ). Вниз по течению мотивов киназ представляет собой домен с неизвестной функцией, сохраняющийся среди гены устойчивости: мотивы QLPL, CFAY и MHD (19).Выведенный белок RB содержит один предполагаемый мотив застежки-молнии с лейцином из пяти гептадов рядом с N-концом (позиции 10–45). Другая область, содержащая четырехгептадные повторы (позиции 588–609) наблюдалась в LRR-домене. (Рис.4 B ). LRR домен состоит из 21 повтора LRR, некоторые из них несовершенные.

Семейство генов RB включает один усеченный и четыре полных гена. как в устойчивых, так и в восприимчивых гаплотипах (Рисунок 1). В уязвимых гаплотип, ген rb имел точечную мутацию, приводящую к преждевременной остановке кодон (у 454-го кодона).И rga1 , и rga3 имели 1-bp удаление со сдвигом кадра. Следовательно, rb, rga1 и rga3 являются скорее всего, это псевдогены. Четыре полных гена в обоих гаплотипах близки по длине (2 895–2 979 п.н.) и имеют консервативный интрон-экзонный конструкции. Устойчивые и чувствительные гаплотипы были высококонсервативными, с 98,8% общей нуклеотидной идентичностью в области 39 т.п.н. Фланговые регионы эти гены также были высококонсервативными между двумя гаплотипами, но различались между разными сайтами в пределах каждого гаплотипа. РБ, и rb последовательности показали 99,8% нуклеотидной идентичности, только с тремя синонимичные мутации, одна несинонимичная мутация и одна делеция 18 пар оснований. Высокий идентичность нуклеотидов (> 98,8%) также наблюдалась между другими четырьмя парами гомологов (рис. 1). В Напротив, паралоги показали только 79,6–85,6% нуклеотидной идентичности. Нет был обнаружен очевидный обмен последовательностями между паралогами. Следовательно, существует очевидные ортологические отношения между членами, находящимися в одной позиции в устойчивых и восприимчивых гаплотипах.

Диверсифицирующий выбор был обнаружен во многих различных сопротивлениях генные системы (20). Выборы на каждом сайте из гомологов RB были исследованы с использованием модели M2 в программном коде paml (12, 13). Было обнаружено восемь сайтов находиться в рамках диверсифицирующего отбора с апостериорной вероятностью> 0,95 (Рис. 5), семь из них расположены в областях, потенциально кодирующих остатки, подверженные воздействию растворителя, в пределах LXXLXXLXLXXC / NXX мотив повторов LRR, согласующийся с предыдущим исследования.

Рис.5.

Апостериорная вероятность диверсификации отбора на каждом участке в РБ гомологов. Ось x обозначает положение кодона в выравнивание гомологов RB . Сайт с апостериорной вероятностью> 0,95 считается объектом значительного диверсификационного отбора.

Обсуждение

Мы продемонстрировали, что трансгенные растения катадина, содержащие Ген RB проявляет устойчивость ко всем протестированным изолятам, включая «Суперраса», способная преодолеть все 11 известных генов R в картофеле.В Ген RB кодирует полипептид из 970 а.о. и принадлежит CC-NBS-LRR класс генов устойчивости растений (21). РБ Подробнее тесно связан с белком I2 томата (идентичность 30%, сходство 47% больше 1070 а.о.), чем к любому другому известному белку R. (22). РБ ограничено сходство с белком R1 (22% идентичности, 49% сходства более 902 аа), ген, полученный из S. demissum , который придает гиперчувствительность устойчивость к фитофторозу картофеля (23).Многие гены R организованы в кластеры (24). Аналогичным образом, RB является членом семейства из четырех генов, расположенных в пределах Область размером 40 т.п.н. на хромосоме 8. RB транскрипт был обнаружен в необработанные растения, что указывает на то, что RB экспрессируется в отсутствие соответствующего Avr-экспрессирующего патогена, аналогично другим генам R, которые функция надзора за патогенами (25).

Сравнение последовательностей RB и его чувствительного аллеля rb выявил точечную мутацию C ¹³⁶² в G, которая создает стоп-кодон во втором экзоне Tyr-454.Кроме этого стоп-кодона внутри rb , аминокислотные последовательности, выведенные из RB и rb очень похожи, только с тремя синонимичными точечными мутациями (C ²⁸ to T, T ²⁶³⁵ to C и A ²⁷⁴⁵ to G), точечная мутация T ⁶⁵ на C, который изменяет валин на аланин, и делеция 18-п.н. последовательность, которая привела к потере шести аминокислот (KIQLCC) в 18-м LRR повторить. Вероятно, что преждевременный стоп-кодон в последовательности rb привело к потере функции, но последствия других мутаций, в частности делеция 18 пар оснований, остается неясной. RGA2 -BAC, химера из RB и RGA-tr , созданных во время распространения BAC, не удалось дополняют функцию RB , предполагая, что последние 151 а.о. в LRR домен важен для функции сопротивления RB .

И RB , и rb содержат 21 повтор LRR, тогда как RGA1, RGA3 и RGA4 содержат 22 LRR-повтора (рис. опубликовано в качестве вспомогательной информации на веб-сайте PNAS).Вариация LRR-повторы могут играть роль в определении специфичности распознавания Белок RB. Было продемонстрировано, что расширение и сжатие LRR повторы несут ответственность за потерю функции или особенности распознавания гены устойчивости растений к болезням. У льна инактивация устойчивости к ржавчине. ген M был связан с потерей одной повторяющейся единицы в пределах кодирующая область LRR (26). Анализ последовательности мутантных аллелей RPP5 выявил четыре дублированных аллеля. LRR повторы по сравнению с геном RPP5 дикого типа (27).Недавно домен замена и перетасовка генов томатных белков Cf-4 и Cf-9 также продемонстрировали что вариация в количестве копий LRR играет важную роль в определении специфичность распознавания в этих белках (28).

Белки

R могут воспринимать присутствие более одного белка Avr (29). Два недавно выявленных Гены R, RPW8.1 и RPW8.2, которые состоят только из домена coiled-coil и единственный N-концевой трансмембранный домен, придает устойчивость ко всем протестированным изолятов четырех видов мучнистой росы Arabidopsis , что указывает на что резистентность, опосредованная RPW8, может не включать взаимодействие ген-ген (30).Двойное признание имеет было продемонстрировано в нескольких случаях. Например, RPM1 распознает два негомологичные гены P. syringae avr (31). Аналогично помидор Ген Mi придает устойчивость как к корневым нематодам, так и к картофельная тля (32). Широкий Спектральная устойчивость против нескольких рас P. infestans предполагает что белок RB может распознавать консервативные молекулы разных рас возбудитель.

Ген RB показывает эволюционный паттерн, типичный для Типа II. гены устойчивости (H.К., Э. Нево и Р. В. Мишельмор, неопубликованная работа). Ген RB , как и гены устойчивости RGC2 типа II в салате, могут быть высококонсервативными у разных генотипов или близкородственных видов и присутствуют на высоких частотах в естественных популяциях. Это согласуется с наблюдение, что многие образцы S. bulbocastanum высоко устойчив ко всем расам P. infestans . Может быть очищение выбор по ортологам RB , даже по гипервариабельным сайтам в LRR мотив, наблюдаемый в ортологах K салата-латука (H.К., Нево Э., У. Мишельмор, неопубликованная работа). Эту гипотезу можно будет проверить, когда будет больше РБ Становятся доступны ортологов.

Устойчивость зародышевой плазмы картофеля, полученной из S. bulbocastanum clone PT29 эффективен против всех известных рас возбудителя фитофтороза. Не было сообщений о том, что это сопротивление было преодолено кем-либо из патотипы P. infestans . Трансгенные растения катадин с В гене RB развились ограниченные поражения нижних листьев, соответствующие симптомы, отмеченные при полевых оценках потомства, содержащего RB происходит от S.Bulbocastanum клон PT29 (5). Локус RB на хромосома 8 объясняет 62% генетических вариаций устойчивости к фитофторозу в потомстве, полученном от S. bulbocastanum (8). Количественные признаки локусов (QTL) -ассоциированные резистентности к фитофторозу, которые были идентифицированы у различные популяции картофеля (33–35), может также вносить вклад в устойчивость клона РТ29 S. bulbocastanum . Таким образом, RB может представлять значительную часть, но не все, устойчивость содержится в геноме S.Bulbocastanum клон PT29.

В настоящее время ни один из основных сортов картофеля, выращиваемых в США содержат устойчивость к US-8, наиболее распространенному генотипу P. Сибирский . Гермоплазма, устойчивая к фитофторозу, была получена из картофель — S. bulbocastanum соматические гибриды (6). Эти материалы могут быть ценны для выведения новых устойчивых к фитофторозу сортов благодаря отбор с помощью маркеров. Однако, поскольку геном картофеля тетраплоидный и очень разнородные, производство устойчивых к фитофторозу сортов. приемлемые для промышленности, не могут быть эффективно реализованы путем повторного бэккросы S.Bulbocastanum -производная зародышевой плазмы до современной сорта. Замена старых и восприимчивых к болезням сортов картофеля была чрезвычайно медленный процесс, потому что эти современные сорта хорошо адаптированы к перерабатывающая промышленность. Рассет Бербанк, чувствительный к фитофторозу сорт выпущенный более 100 лет назад, до сих пор составляет почти половину картофеля посевных площадей в США. С развертыванием клонированной РБ гена теперь можно с помощью генной инженерии преобразовать текущий Популярные сорта картофеля устойчивы к фитофторозу.

Благодарности

Мы благодарим Институт геномных исследований за работу по секвенированию. персонал учреждения при секвенировании двух клонов ВАС. Мы благодарим Сэнди Миллеру за отличную техническую помощь. Работа поддержана Национальный научный фонд (NSF) Грант на геном растений DBI-9975866. H.K. было при поддержке NSF Plant Genome Grant DBI-9975971 (R. W. Michelmore).

Сноски

• ↵ ** Кому может быть адресована корреспонденция.Эл. адрес: jphelges {at} wisc.edu или jjiang1 {at} wisc.edu.

• ↵ † J.S. и J.M.B. внес равный вклад в эту работу.

• Сокращения: ВАС — бактериальная искусственная хромосома; LR-PCR, дальний ПЦР; R — сопротивление; RGA, аналог R-гена.

• Депонирование данных: Последовательности, описанные в этой статье, депонированы в базе данных GenBank (инвентарные номера AY303171 и AY303170).

• Авторские права © 2003, Национальная академия Sciences

Оценка генетического разнообразия среди клонов и разновидностей красновато-коричневого картофеля по селекционным программам в США

Дактилоскопия SSR

Из 32 маркеров SSR, протестированных на наборе из 24 клонов Russet, 25 маркеров показали поддающийся оценке полиморфизм. Два маркера (STM1106 и STI0003) были исключены из окончательного анализа, поскольку они давали противоречивые аллельные паттерны.В общей сложности 23 маркера, которые давали четкие согласованные полиморфные аллели (таблица 3), были использованы для генотипирования 264 клонов картофеля, собранных в различных программах селекции картофеля (таблица 1, таблица 2 и таблица S1). Для мультиплексирования, простоты и точности подсчета аллелей праймеры были помечены флуоресцентной меткой и разделены на капиллярном электрофорезе (таблица 3). Двадцать три SSR-маркера, использованные в исследовании, охватывали все 12 хромосом генома картофеля, в среднем по два маркера на хромосому.Хромосома VIII имела максимум пять маркеров, тогда как хромосома V и X содержала по одному маркеру каждая. Наблюдаемый размер продукта и ожидаемый размер продукта показали незначительные отклонения по некоторым маркерам, но большинство из них были в пределах ожидаемого диапазона (Таблица 3). Общее количество аллелей варьировалось от 2 до 10, в среднем 6,2 аллеля на маркер. Маркер SSR STG0001 продуцировал максимум 10 аллелей, тогда как STM1053 амплифицировал только два аллеля. Одиннадцать из маркеров продуцировали редкие аллели (аллели амплифицированы только в двух клонах) (таблица 3).Маркер STM0030 продуцировал единственный редкий аллель 125 п.н. в клоне AO00710-1, тогда как STI0023 амплифицировал аллель 178 п.н. в клоне W8650-9. Маркер STM5114 амплифицировал редкий аллель длиной 293 п.н. в двух клонах, не принадлежащих к русскому цвету, «LBR-8» и «Q115-6». Маркер STG0016 продуцировал два редких аллеля длиной 120 и 140 пар оснований в AF4124-4, AF4124-7 и AO06822-2, A06866-2 соответственно. Маркер STM5140 амплифицировал единственный редкий аллель 170 п.н. в клонах AF4749-5 и CO00254-9, тогда как STWAX-2 продуцировал аллель 220 п.н. в AF3016-2 и AC99329-7.Кроме того, маркер STG0004 амплифицировал аллель 190 п.н. в A07016-1TE, STM1064 амплифицировал аллель 184 п.н. в A07061-6, STI0004 амплифицировал аллель 89 п.н. в AF4953-6 и STG0001 амплифицировал аллель 133 п.н. в клоне AF3016-2. Маркер STM1052 амплифицировал аллель 220 п.н. в A06014-14TE и аллель 223 п.н. в AF4677-1 и AF4880-1. Маркер STI0012 также продуцировал два редких аллеля, 153 п.н. и 172 п.н. в A07061-6 и A08422-3 и AF465-2 соответственно. Интересно, что маркер STG0004 продуцировал аллель 200 п.н., который был специфичен для восьми клонов NWPVD, а именно A06021-1T, A06084-1TE, A06130-3T, A06866-2, A07030-12TE, A07070-2, A07426-8LB и A08069. -3 и STM1052 амплифицировали аллель 212 п.н., специфичный для четырех клонов NWPVD, а именно A06130-3T, A06866-2, A07030-12TE и A07070-2.Эти два аллеля были общими для четырех клонов, а именно A06130-3T, A06866-2, A07030-12TE и A07070-2.

Содержание полиморфной информации (PIC) 23 маркеров варьировалось от 0,37 (STM1053) до 0,89 (STG0001) со средним значением 0,79 на маркер, тогда как ожидаемая гетерозиготность (H _e ) варьировалась от 0,50 (STM1053) до 0,89 (STG0001). в среднем 0,81 на маркер. Сходные значения были зарегистрированы при снятии отпечатков пальцев на наборе из 40 клонов Russet [33]. Для будущего дактилоскопирования и генетического анализа все SSR-маркеры в этом исследовании были оценены по шкале от 1 до 3 для простоты подсчета баллов (1 — легко подсчитать, 2 — умеренно и 3 — сложно).Большинство праймеров (12) легко подсчитывались, за ними следовали трудные (6) и умеренные (5). Мы предлагаем набор из девяти лучших маркеров с точки зрения баллов PIC, H _и и простоты подсчета для картофеля класса Russet. Эти маркеры включают STI0033, STM1016, STM5114, STG0016, STM5140, STM1052, STG0001, STI0012 и STM5127. Четыре из этих маркеров, STI0033, STM1016, STG0016 и STI0012, также были описаны в нашем предыдущем исследовании [33] как лучшие маркеры для сортов картофеля Russet, выпущенные Northwest Potato Variety Development (NWPVD) на основе их значений PIC, H _e и легкость подсчета очков.

Анализ генетического разнообразия

Анализ генетического разнообразия играет важную роль в правильном использовании зародышевой плазмы для программ улучшения сельскохозяйственных культур. Гермоплазма с высокой генетической изменчивостью является ценным ресурсом для селекционных программ. Панель из 264 клонов, использованная в этом исследовании, представляет 198 селекций красновато-коричневого (NWPVD: 114, ME: 49, CO: 16, WI: 10 и MN: 09) (таблица S1), 50 выпущенных сортов красновато-коричневого (NWPVD: 25, CO: 11, ND: 05, ME: 03, MD: 02, WI: 02, BV de ZPC, Нидерланды: 01 и Неизвестно: 01) (Таблица 1) и 16 клонов нерусского цвета (Таблица 2) из ​​различных программ селекции картофеля.Кластерный анализ этих клонов с объединением соседей выявил три кластера (два основных и один второстепенный) (рис. 1). Не наблюдалось тесной кластеризации на основе происхождения или географического положения клонов Рассет, где они были выведены, что указывает на адекватный поток генов в программах разведения. Вероятно, это связано с постоянным обменом клубнями рассады ранних поколений между программами селекции картофеля в Соединенных Штатах. Однако наблюдались группы, основанные на происхождении / родословной клонов.В результате выборки Russet с одним или обоими общими родителями имеют тенденцию группироваться вместе со своими родительскими клонами в одной и той же группе (Группа 1A, Группа 1B, Группа 2A и Группа 2B) (файлы S2, S3 и S4).

Рис. 1. Древо соединения неукорененных соседей из 264 клонов (198 селекций красновато-коричневого цвета, 50 выпущенных руссетских разновидностей и 16 неруссетских клонов), использованных в настоящем исследовании.

(CO: Университет штата Колорадо, NWPVD: Северо-западная программа развития сортов картофеля, ME: Университет штата Мэн, Миннесота: Университет Миннесоты, Висконсин: Университет Висконсина) [Примеры кодов соответствуют данным, приведенным в файлах S2, S3 и S4 ].

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0201415.g001

Кластер 1 состоит из 101 клона и далее разделен на три группы (1A, 1B и 1C) (рис. 2 и файл S2). Группа 1A является самой большой группой в этом кластере и состоит из смеси клонов русского и не русского языков, 29 из NWPVD, 12 из ME, 10 из CO, три из WI, два из MN и по одному из LA, MD, Северная Дакота и Собрание картофеля Содружества, Шотландия, Соединенное Королевство. Девять из 16 клонов нерусского цвета: Red La Soda, Pallida CPC, P2-4, Snowden, Chipeta, TerraRossa, Yukon Nugget, Harvest Moon и Masquerade. помещены в эту группу наряду с многообещающими сортами Рассет, Прибрежно-Русет, Крепостной Рассет, Юте Рассет, Столетний Рассет, Валлова Рассет и Дакота Рассет.«Рассет Бербанк», самый старый картофель-руссет, также входит в эту группу и тесно связан с селекционной селекцией A06968-4. Один из известных клонов A06021-1T (который будет выпущен как «La Belle Russet») также находится в этой группе. С . etuberosum интрогрессированные клоны ETB6-21-3 и A00ETB12-2 помещены вместе в эту группу и тесно сгруппированы с «Pallida CPC», P2-4, «Snowden» и «Chipeta». В дополнение к S . etuberosum , эта группа включает выдающиеся селекции с устойчивостью к вирусу Y картофеля и Globodera pallida .Важные клоны в родословной включают: «GemStar Russet», «Gem Russet», «Katahdin», «Lenape» и «Wischip».

Группа 1B состояла из 35 клонов: 13 из NWPVD, девять из ME, пять из CO, четыре из WI, два из ME и по одному из Нью-Йорка и сельского хозяйства Канады (рис. 2 и файл S2). В эту группу входят сорта аллагаш-руссет, руссет-класс, руссет-Клируотер, руссет-эхо, гемстар-руссет-руссет, руссет-меса, овайхи-руссет, Сильвертон-руссет и тетон-руссет.В эту группу входят «Mesa Russet», потомок «Silverton Russet» и «Teton Russet», потомок «Classic Russet». Кроме того, в эту группу также помещены два клона нерассетового цвета «Shepody» и Q115-6 (клон зародышевой плазмы с устойчивостью к клубневым червям). Для этой группы также характерны клоны (Classic Russet, Owyhee Russet и Teton Russet), имеющие типичные клубни, что является важным признаком для свежего рынка.

Группа 1C является самой маленькой в ​​этом кластере, всего с пятью клонами, четыре из NWPVD и один (AF4882-3) из ME (рис. 2 и файл S2).Основным сортом этой группы является Ranger Russet, который отличается длинными клубнями с хорошим качеством обработки. AO96365-3, отобранное потомство Ranger Russet с хорошими технологическими характеристиками, также входит в эту группу.

Кластер 2 — это самый большой кластер со 142 клонами. Далее он разделен на три группы: две основные (2A и 2B) и одну второстепенную (2C) (рис. 3 и файл S3). Группа 2A является самой большой группой с 63 клонами, 41 из NWPVD, 13 из ME, пять из CO, два из MN и по одному клону из ND и WI.Подобно Группе 1B, эта группа в основном состоит из клонов со свежим рыночным потенциалом, а именно «Russet Norkotah», «Reeves Kingpin», «Rio Grande Russet» и их потомков. Из 50 выпущенных разновидностей руссет, 14 сгруппированы в эту группу: Castle Russet, Caribou Russet, Century Russet, Defender, Gem Russet, Klamath Russet, Payette Russet, Pioneer Russet, Premier Russet, Reeves Kingpin, Rio Grande Russet, Russet Norkotah, Russet Наггет и Тарги Рассет. Варианты «Russet Norkotah» S3 и S8 также помещаются в эту группу и тесно сгруппированы в «Russet Norkotah».«Карибу Рассет» и его родительская женщина «Ривз Кингпин», «Тарги Рассет» и его потомок, A07061-6, были помещены рядом друг с другом в этой группе.

Группа 2B, состоящая из 59 клонов, 35 из NWPVD, по девять из ME и CO, три из WI, два из MN и один клон из MD (фиг. 3 и файл S3). К выпускаемым сортам руссет-альпийского в этой группе относятся альпийский руссет, белрус, блейзер руссет, канела руссет, крестон руссет, фридом руссет, меркури руссет, миллениум руссет, паллисад руссет, саммит руссет, юматилла руссет и западный руссет.Удивительно, но S . etuberousum клон зародышевой плазмы, A00ETB12-3 также входит в эту группу. Большинство выпущенных сортов (Blazer Russet, Mercury Russet, Pallisade Russet и Umatilla Russet) объединены в эту группу вместе со своими потомками.

Группа 2C состоит из 21 клона, девять из NWPVD, восемь из ME и по одному из ND, CO, BV de ZPC, Нидерланды и CIP (рис. 3 и файл S3). Известные сорта красновато-коричневого в этой группе включают Dakota Trailblazer, Highland Russet, Innovator и Sage Russet.«Tacna», нерусский сорт, выпущенный CIP, также входит в эту группу.

Кластер 3 состоит из 20 клонов и разделен на две группы (3A и 3B) (рис. 4 и файл S4). Группа 3A включает 12 клонов, шесть из NWPVD, два из CO и по одному клону из MD, WI, MN и Agriculture Canada. Сорт для переработки чипсов Atlantic и специальный сорт Yukon gold со свежего товарного стола помещены в эту группу вместе с гибридами «Russet Norkotah». Группа 3B состоит только из восьми клонов, шесть из NWPVD и по одному из CIP и WI.Это самая маленькая группа, в которую входят клоны с устойчивостью к фитофторозу из LBR-8 (файл S4).

Анализ группировки клонов в кластеры позволяет предположить, что существует полное смешение зародышевой плазмы между программами разведения. Клоны NWPVD, которые включают клоны из программы селекции картофеля USDA-ARS в Абердине, ID и программы селекции и развития картофеля в Университете штата Орегон, ИЛИ, равномерно распределены во всех кластерах. USDA-ARS в Абердине, штат Иллинойс, является основным участником программы NWPVD с взаимным обменом материалом с другими программами разведения в Соединенных Штатах.Результаты настоящего исследования также подтверждают тот факт, что существует постоянный взаимный обмен селекционным материалом между различными программами селекции картофеля, что привело к кластеризации смешанных генотипов в анализе разнообразия.

Анализ генетической структуры

Структурный анализ был проведен для определения количества и распределения генетической изменчивости в клонах красно-коричневого картофеля. Structure — это эффективное программное обеспечение для изучения генетической структуры различных популяций и определения происхождения особей в примесной популяции.Популяционная структура всех 264 клонов, использованных в этом исследовании, была проанализирована с использованием байесовского подхода в модели примесей. Оценка Δ K с использованием метода Эванно показала пик при K = 3 (S1 фиг.), Что указывает на то, что всю панель из 264 клонов можно сгруппировать в три кластера на основе различий в их генетическом составе.

Структурный анализ выявил значительную примесь в селекционном материале, и никаких фиксированных кластеров, представляющих какую-либо конкретную группу клонов в зависимости от местоположения программы разведения, не наблюдалось.Есть один большой (кластер 3) и два второстепенных кластера (кластер 1 и 2). Все генетические группы демонстрируют значительный уровень примесей, присутствующих в каждом кластере (рис. 5 и рис. S2). Подробный состав трех кластеров с их племенными и племенными программами представлен в файле S5. Структурные кластеры демонстрируют значительное совпадение с кластерами из анализа Neighbor Joining; кластер 1, кластер 2 и кластер 3 примерно соответствуют группам 2, 1 и 3 соответственно в анализе штата Нью-Джерси.Кластер 3 является самым большим среди трех кластеров со 104 клонами, за ним следуют кластеры 1 и 2 с 84 и 76 клонами соответственно.

К наиболее известным выпущенным сортам руссет, которые сгруппированы в кластер 1, относятся Castle Russet, Dakota Trailblazer, Defender, Gem Russet, Mercury Russet, Premier Russet, Ranger Russet, Rio Grande Russet, Russet Burbank, Russet Norkotah, Russet Nugget и Western Russet. Три клона не-русето: A00ETB12-3, Tacna и Yukon Nugget также сгруппированы в кластер 1.

Известные разновидности красновато-коричневого в кластере 2 включают, Аллагаш Рассет, Карибу Рассет, Прибрежный Рассет, Столетний Рассет, Фридом Руссет, Джем Стар, Пайетт Рассет, Сильвертон Рассет, Тарги Рассет, Тетон Рассет и Ют Рассет. Восемь из 16 неруссетовых сортов, использованных в настоящем исследовании, сгруппированы в этот кластер, включая Atlantic, Chipeta, LBR-8, Pallida CPC, P2-4, Red La Soda, Snowden и Q115-6 PTW.

основных руссетских разновидностей в кластере 3: альпийский руссет, руссет-блейзер, канела руссет, век руссет, клируотер руссет, крестон руссет, классический руссет, дакота руссет, эхо руссет, хайленд руссет, кламат руссет, краеугольный руссет, руссет меса, руссет тысячелетия. , Овайхи Рассет, Паллисейд Рассет, Ривз Кингпин, Сейдж Рассет, Саммит Рассет, Уматилла Рассет и Валлова Рассет.Неруссетовые сорта, которые сгруппированы в этот кластер, включают Белрус, Новатор, Маскарад, Шеподи и Юкон Голд.

Кроме того, в этот кластер был включен селекционный отбор A06021-1T (который будет выпущен как La Bella Russet). Подробное описание всех трех кластеров с информацией об их родословной и программе разведения представлено в файле S5.

Расхождение частот аллелей среди всех трех кластеров находилось в диапазоне от 0,06 до 0,11 со средним значением 0,08, что означает умеренный поток генов между субпопуляциями или субкластерами (таблица 4).Это также подтверждает наше предположение о постоянном обмене племенным материалом между различными программами селекции картофеля. Среднее расстояние между клонами в одном кластере колеблется от 0,39 до 0,44 при среднем значении 0,41. Кластер 2 показал наивысшую гетерозиготность среди отдельных клонов, что указывает на то, что он очень разнообразен, тогда как кластер 1 показал самую низкую гетерозиготность (Таблица 4).