Preview

Аграрная наука Евро-Северо-Востока

Расширенный поиск

Оценка сортов яблони Свердловской селекционной станции садоводства по генам биосинтеза этилена с использованием молекулярных маркеров

https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.6.706-712

Полный текст:

Аннотация

Одним из направлений селекции яблони на Среднем Урале является создание сортов с длительной лежкостью плодов. Способность плодов яблони сохранять свои потребительские качества длительный период является одним из важных показателей сорта. Значительную роль при хранении плодов играет количество вырабатываемого в них этилена. В работе представлены результаты идентификации генов, вовлеченных в контроль биосинтеза этилена у сортов яблони селекции Свердловской селекционной станции садоводства. Всего проанализирован 21 сорт яблони. Основной задачей исследования было обнаружение аллелей Md-ACO1-1 и Md-ACS1-2 в гомозиготном состоянии. Сочетание этих аллелей в одном генотипе снижает выработку этилена в плодах, что способствует их длительной лежкости. Проведенный анализ показал наличие полиморфизма по двум исследуемым генам. Для гена Md-ACO1 характерно наличие двух аллелей у большинства сортов. Аллель Md-ACO1-1 в гомозиготном состоянии идентифицирован у сорта Исетское позднее. Анализ гена Md-ACS1 выявил преобладание аллельной формы Md-ACS1-1. Аллельная форма Md-ACS1-2 отмечена только у гетерозиготных образцов. Сочетание аллелей Md-ACO1-1 и Md-ACS1-2 в гомозиготном состоянии не обнаружено. Однако для селекционной работы представляют интерес и гетерозиготные формы. Они могут служить генисточником признака сниженного биосинтеза этилена при создании сортов с длительным сроком хранения. Такими сортами являются Сокол ясный, Аксена, Розоватое зимнее, Свердловчанин, Исетское позднее и Благая весть. Проведено сравнение сроков хранения плодов и генотипа сорта. Аллели, ассоциированные со сниженным уровнем биосинтеза этилена, характерны как для сортов с низкой, так и для сортов с высокой степенью лежкости.

Об авторах

И. Н. Шамшин
ФГБНУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет»
Россия

Шамшин Иван Николаевич, кандидат биол. наук? заведующий лабораторией молекулярно-генетического анализа плодовых растений

ул. Интернациональная, д. 101, г. Мичуринск, Тамбовская область, 393760



Д. Д. Тележинский
ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
Россия

Тележинский Дмитрий Дмитриевич, старший научный сотрудник структурного подразделения «Свердловская селекционная станция садоводства»

ул. Белинского, д. 116 а, Екатеринбург, 620142



А. В. Шлявас
ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова»
Россия

Шлявас Анна Владимировна, младший научный сотрудник отдела генетических ресурсов плодовых культур

ул. Большая Морская, д. 42, 44, Санкт-Петербург, 190000



Список литературы

1. Котов Л. А. Селекционная работа по яблоне на Среднем Урале. Современное садоводство. 2019;(2):13-21. DOI: https://doi.org/10.24411/2312-6701-2019-10203

2. Савельев Н. И., Шамшин И. Н., Кудрявцев А. М. Генетический полиморфизм исходных форм яблони по аллелям генов длительной лежкости и качества плодов. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014;(3):17-20. Режим работы: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21509205

3. Costa F., Cappellin L., Farneti B., Tadiello A., Romano A., Soukoulis C., Sansavini S., Velasco R., Biasioli F. Advances in QTL mapping for ethylene production in apple (Malus×domestica Borkh.). Postharvest Biology and Technology. 2014;87:126-132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.08.013

4. Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Sehic J., Hertog M. DNA marker-assisted evaluation of fruit firmness at harvest and post-harvest fruit softening in a diverse apple germplasm. Tree Genetics & Genomes. 2013;9:279-290. DOI: https://doi.org/10.1007/s11295-012-0554-z

5. Slađana M, Milan L. Determination of ETR1 genotypes in promising apple selections developed at Fruit Research Institute – Čačak. Genetika. 2013;45(1):189-196. DOI: https://doi.org/10.2298/GENSR1301189M

6. Suprun I. I., Tokmakov S. V. Allelic diversity of ethylene biosynthesis-related Md-ACS1 and Md-ACO1 genes in the Russian apple germplasm. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2013;3:451-454. DOI: https://doi.org/10.1134/S2079059713060105

7. Шамшин И. Н., Шлявас А. В., Трифонова А. А., Борис К. В., Кудрявцев А. М. Полиморфизм генов биосинтеза этилена и экспансина уместных и стародавних сортов яблони (Malus domestica Borkh.) из коллекции генетических ресурсов растений ВИР. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(6):660-666. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ18.408

8. Урбанович О. Ю., Козловская З. А., Заблоцкая Е. А., Картель Н. А. Аллельный состав генов Md-ACO1, Md-ACS1 и Md-Exp7 сортов яблони (Malus domestica Borkh.) с различным сроком хранения плодов. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. 2013;(3):47-55. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25378568

9. Dougherty L., Zhu Y., Xu K. Assessing the allelotypic effect of two aminocyclopropane carboxylic acid synthase-encoding genes MdACS1 and MdACS3a on fruit ethylene production and softening in Malus. Hortic Res. 2016;3:16024. DOI: https://doi.org/10.1038/hortres.2016.24

10. Chen H., Shao H., Fan S., Ma J., Zhang D., Han M. Identification and phylogenetic analysis of the POLYGALAC-TURONASE gene family in apple. Horticultural Plant Journal. 2016;2(5):241-252. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hpj.2017.01.004

11. Chang H. Y., Tong C. Identification of Candidate Genes Involved in Fruit Ripening and Crispness Retention Through Transcriptome Analyses of a ‘Honeycrisp’ Population. Plants. 2020;9(10):1335. DOI: https://doi.org/10.3390/plants9101335

12. Sunako T., Sakuraba W., Senda M., Akada S., Ishikawa R., Niizeki M., Harada T. An allele of the ripening-specific 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase gene (ACS1) in apple fruit with a long storage life. Plant Physiology. 2000;119(4):1297-1304. DOI: https://doi.org/10.1104/pp.119.4.1297

13. Bleecker A. B., Kende H. Ethylene: a gaseous signal molecule in plants. Annual review of cell and developmental biology. 2000;16(1):1-18. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.16.1.1

14. Harada T., Sunako T., Wakasa Y., Soejima J., Satoh T., Niizeki M. An allele of the 1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase gene (Md-ACS1) accounts for the low level of ethylene production in climacteric fruits of some apple cultivars. Theoretical and Applied Genetics. 2000;101(5-6):742-746. DOI: https://doi.org/10.1007/s001220051539

15. Costa F., Stella S., Van de Weg W. E., Guerra W., Cecchinel M., Dallavia J., Sansavini S. Role of the genes Md-ACO1 and Md-ACS1 in ethylene production and shelf life of apple (Malus domestica Borkh.). Euphytica. 2005;141(1-2):181-190. DOI: https://doi.org/10.1007/s10681-005-6805-4

16. Defilippi B. G., Kader A. A., Dandekar A. M. Apple aroma: alcohol acyltransferase, a rate limiting step for ester biosynthesis, is regulated by ethylene. Plant Science. 2005;168(5):1199-1210. URL: https://www.ucanr.edu/datastoreFiles/234-449.pdf

17. Costa F., Peace C. P., Stella S., Serra S., Musacchi S., Bazzani M., Van de Weg W.E. QTL dynamics for fruit firmness and softening around an ethylene-dependent polygalacturonase gene in apple (Malus×domestica Borkh.). Journal of Experimental Botany. 2010;61(11):3029-3039. DOI: https://doi.org/10.1093/jxb/erq130

18. Nybom H., Sehic J., Garkava-Gustavsson L. Modern apple breeding is associated with a significant change in the allelic ratio of the ethylene production gene Md-ACS1. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 2008;83(5):673-677. DOI: https://doi.org/10.1080/14620316.2008.11512442

19. Zhu Y., Barritt B. H. Md-ACS1 and Md-ACO1 genotyping of apple (Malus×domestica Borkh.) breeding parents and suitability for marker-assisted selection. Tree genetics & genomes. 2008;4(3):555-562. DOI: https://doi.org/10.1007/s11295-007-0131-z

20. Kwon Y. S., Kwon S. I., Kim S. A., Kweon H. J., Yoo J., Ryu S., Kim J. H. Estimation of storability for Korean apples (Malus domestica) using Md-ACS1 and Md-ACO1 DNA marker. Korean J. Food Preserv. 2017;24(7):891-897. DOI: https://doi.org/10.11002/kjfp.2017.24.7.891

21. Oraguzie N. C., Iwanami H., Soejima J., Harada T., Hall A. Inheritance of the Md-ACS1 gene and its relationship to fruit softening in apple (Malus×domestica Borkh.). Theoretical and Applied Genetics. 2004;108(8):1526-1533. DOI: https://doi.org/10.1007/s00122-003-1574-8

22. Oraguzie N. C., Volz R. K., Whitworth C. J., Bassett H. C., Hall A. J., Gardiner S. E. Influence of Md-ACS1 allelotype and harvest season within an apple germplasm collection on fruit softening during cold air storage. Postharvest biology and technology. 2007;44(3):212-219. DOI: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2006.12.013


Для цитирования:


Шамшин И.Н., Тележинский Д.Д., Шлявас А.В. Оценка сортов яблони Свердловской селекционной станции садоводства по генам биосинтеза этилена с использованием молекулярных маркеров. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020;21(6):706-712. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.6.706-712

For citation:


Shamshin I.N., Telezhinskiy D.D., Shlyavas A.V. Evaluation of apple varieties of the Sverdlovsk horticultural breeding station according to the ethylene biosynthesis genes using molecular markers. Agricultural Science Euro-North-East. 2020;21(6):706-712. (In Russ.) https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.6.706-712

Просмотров: 120


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-9081 (Print)
ISSN 2500-1396 (Online)