Поиск источников устойчивости к пирикуляриозу риса с помощью молекулярных маркеров с целью использования их в селекции риса

• Автор: Волкова, Светлана Андреевна
• Шифр специальности: 06.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 115 с. : ил.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

I Л. Маркеры в генетике и селекции растении

1Л Л. Молекулярно-генетические маркеры

IЛ .2. Понятие полимеразной цепной реакции

1 Л.З. Типы ДНК-маркеров

1.2. Иммунитет растений

1.3. Изучение биоразнообразия возбудителя пирикуляриоза (Magnoporthe grisea)

1.4. Молекулярный полиморфизм Pi-ta гена устойчивости к пирикуляриозу

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Создание внутригенного маркера к гену устойчивости к пирикуляриозу риса Pi-ta

2.2. Изучение биоразнообразия изолятов Magnoporthe grisea (Herbert) Barr государственной российской коллекции патогена на основе полиморфизма микросателлитных локусов
2.3. Статистическая обработка данных
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1.Создание внутригенного ДНК маркера для гена устойчивости к пирикуляриозу риса Pi-ta
3.2. Поиск источников гена устойчивости Pi-ta среди сортов и сортообразцов коллекции исходного материала ВНИИ риса при помощи маркерной системы ARRRIpi-taR/pi-taL
3.3.Изучение биоразнообразия изолятов Magnoporthe grisea (Herbert) Barr государственной российской коллекции патогена на основе молекулярногенетического подхода
4. ВЫВОДЫ
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6. ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис - одна из важнейших зерновых культур. Его зерном питается почти половина человечества. Среди факторов, лимитирующих урожай риса, ведущее место занимают болезни и вредители. Несмотря на мощное развитие в настоящее время агрохимической индустрии, возможности ее далеко не беспредельны. Причем использование химических средств защиты растений приводит к химическому загрязнению окружающей среды (в частности загрязнению фунгицидами). Скученность и однотипность возделываемых растений агробиоценоза привело к возникновению новых и весьма благоприятных условий для питания, размножения и специализации в процессе филогенеза видов фитопатогенов и, в конечном счете к значительным изменениям в составе вредоносных грибковых болезней сельскохозяйственных культур [1; 9]
Грибы - неотъемлемая часть биосферы нашей планеты и важный объект народно-хозяйственного значения. С одной стороны грибы используются в пищу человеком и для изготовления лекарственных препаратов, а с другой стороны являются возбудителями заболеваний человека, причиной аллергических реакций, потенциальными биологическими ядами. Но наиболее значимы грибы как фитопатогены. Грибы вызывают более десяти тысяч различных заболеваний растений, что приводит большим потерям, около 20-30%, урожая сельскохозяйственных культур [116, 7]
Настоящее требует более тонкого и бережного подхода к использованию природных ресурсов, в том числе и в земледелии. В данных условиях в соответствии с закономерностями развития агроэкосистем должны измениться стратегия и тактика не только защиты растений, но и всей растениеводческой практики.
Применение устойчивых сортов - наиболее надёжный метод борьбы с большинством болезней растений, в том числе и с пирикуляриозом риса По

словам одного из создателей отечественной фитоиммунологии Шапиро И.Д., «потребность в сортах, иммунных к фитопатогенам, на протяжении научно-технического прогресса в сельском хозяйстве будет увеличиваться. Причем в особенности возрастет значение таких сортов при переходе от интегрированной защиты растений к управлению агробиоценозами» [48,49]
Генетическое разнообразие, природное или созданное человеком, является основой для выведения новых сортов сельскохозяйственных культур, в том числе и риса. Маркеры - распознаваемые фенотипические проявления генов - удобно использовать для отбора растений, несущих гены устойчивости к интересующему селекционера заболеванию, и отслеживания этих признаков в процессе селекции и в семеноводстве. Первоначально в этих целях применялись морфологические маркерные признаки (особенности формы, окраски). Количество их ограничено, к тому же полигонная структура многих агнономически ценных признаков растений значительно усложняет генетическое картирование агрономически важных генов и контроля над переносом этих генов в новые формы растений развитие методов молекулярной биологии привело к появлению нового класса молекулярно-генетических маркеров — фрагментов ДНК, соответствующих нуклеотидным последовательностям и входящих непосредственно в структуру целевого гена или сцепленными с этим геном [44]. Маркерная селекция значительно упрощает процесс отбора растений с интересующим селекционера геном [25; 26].
Исходя из вышесказанного, использование ДНК-маркеров коренным образом изменило методы оценки генетического разнообразия, паспортизации и классификации сортов растений и штаммов грибов, картирования и определения, физической природы генов, интрогрессии новых генов и генетического мониторинга в селекции и генетике риса и его патогенов.
Актуальность проблемы. Пирикуляриоз - одно из наиболее вредоносных заболеваний риса, вызываемое возбудителем Ма^паропЬе

Pi-b NBS региону и 30,3% (44,3% подобия) с RPM1 NBS региона арабидопсиса [93].
1 МЛ PA VT ASQGV Г W 51 Л'гЖ!. J )S М. t .Q Р R К f ‘ И * R AQ Р S S: .К KG RK К К1 |ХЬ Ы RGm.RHt.l.DDYyr^I.VEPPnDTAPrPD^TAACWAKEVnFJT^YDWDFLnKb
і Di •ii,qi.lhhbix^ix3Ssta?;akkmissm j aklrgelnrkrwi adkvtlfrak
1 f>1 VXEA1P RHESYKLGRRTSSSRFREEDDDDDREDSACNERRnFLSLTFCMD
2 01 ПАЛ VI rCOLVGRf) ISMOK LVR W LAJDC К PXLXVA SIV CffiCVCK TTLAT KP Y 251 KUlUHKLUAPFlXrKAKVKTPKKlVtlTJCXLTOEILSQLKl^HgKQSSCWrKV 301 DR LLET1RTKLODK SVPTIT EOLB7ASSMW3 TVS KG L FDNN S C£R I LT TT &
351 JEPVAT AfCGYN«: F.HTTKTOFI.GO DVS.^Q f.FF 5GWGQGN KFPGHLTKV&
401 HUH I KKCGGLPLAITITAIOlRKSQLLlXJMQOWMtiXCKSLTTEWLKKNR'rL 4 51 OOMKOVLNL 1V NN L PI IC LKAC LLYLS1YKEDYIX RXAN LVRQWMAEC IF1N 501 S Ї ENKVM EEVAGtd Y KD К Ї , VG HG LVQ PVDVNC XNEVLSCW1 IICMVLNFI КС 551 KS1ЕЕНУ S1 TLDHgQTTVKHAPKVKV LSI,НЕ SS АИ
566 DTT FLAG LRLSQ’/RGMAFFGOVKCM P 612 Я £ AD Y RLLKVL1LCFWADQEKT S Y D 637 LT31SELLC LRYLK1TGN1TVK L 6 Є0 PKK XQCLOH LQTLEADARATAVLLDIVHTQ 690 CLLKLRLVLLDLLPHCHR'YІ FT5I 714 PKWTGKLKNLRILNIAVMQIS
735 CPDLOTLKGI/C.SLTALSLLVRTAPAQRIVAAWF.GFGSLKYFMFVCrAPCKTFVEfiAMPSVCFiIJNLRFNAKEFXOY 810 DSKETCI >F.H f ,VAI,AK I SARI GOTDPPKPW '<7 SVK5 А! .HTAI RKKPTFCTIMVnlCWVTm EGA KCUJ) LD E*1 LAQQ HD 11 868 GYGFFTLFPGYTJLQCb 904 lsfflslpwllslfAmjilqpdlkiv
XXXXXXbXXLXXLXXX
Рисунок 1.4.1 Аминокислотная последовательность Pi-ta белка
Характерный для других продуктов R генов NBS-класса гидрофобный домен располагается между аминокислотами 407 и 418. Четыре потенциальные точки N-глигозилирования (N-glycosylation) располагаются в позиции 339, 556, 654 и 838. Pi-ta белок отличается от других, ранее охарактеризованных R генов NBS класса двудольных, уникальной N -концевой последовательностью. Pi-ta не содержит ни лейцин региона лейциновой «застежки», ни Toll/Interleukin-1 (T1R) рецепторного гомолога T1R - область гомологии с цитоплазматическим доменом Toll-белка дрозофилы и рецептором интерлейкина-1 млекопитающих. Возможно, TIR-область растительных R-белков, несет сходные функции [88, 127, 147].
Показано, что единичная копия гена присутствует как у чувствительного, так и у устойчивого сорта риса. РНК гель блот анализ поли-(А)+мРНК выявил, что уровень транскрипции сходен в листьях устойчивых и чувствительных сортов риса при отсутствии инфекции. Таким образом, Pi-ta ген экспрессируется в здоровом, не пораженном растении в постоянной