Использование ДНК-маркеров в селекционном процессе на увеличение срока послеуборочной сохранности плодов (обзор)

Исследования в области селекции предусматривают широкое внедрение биотехнологических методов. Особенно актуально в свете современных требований является использование ДНК-маркирования, позволяющего быстрее выявлять родительские формы с генетически обусловленной высокой длительностью послеуборочной сохранности плодов и отбирать гибридное потомство до вступления сеянца в период плодоношения. Выявлены ферменты и кодирующие их гены, которые участвуют в данных метаболических процессах. Обнаружена взаимосвязь между аллелями генов Md-ACO1 и Md-ACS1 и интенсивностью биосинтеза этилена. Установлено, что размягчение мякоти плода в процессе хранения определяется ферментативной активностью экспансина (ген Md-Exp7) и этилензависимой эндополигалактуроназой (ген Md-PG1).

Идентификация генетических источников селекционно-приоритетных аллелей генов Md-ACS1, Md-ACO1, Md-Exp7, Md-PG1 с использованием ДНКмаркеров применяется в практической селекционной работе отечественных и зарубежных ученых и позволяет идентифицировать аллельный состав генов, контролирующих срок хранения плодов яблони.

1. Das J. et al. Genetic improvement in fruit crops-breeding for desirable traits advance, Horticulture: Modern approaches for enhancing fruits and vegetable production. 2024:340. DOI: 10.22271/ed.book.2806.

2. Kulikov I. M., Burmenko J. V., Svistunova N. Y. et al. Regionally adapted model of an ideal Malus×domestica Borkh apple variety for industrial-scale cultivation in European Russia, Agriculture. 2022;12(12):2124. DOI: 10.3390/agriculture12122124.

3. Фещенко Е. М. История селекции яблони и селекционные достижения в ФГБНУ ФНЦ Садоводства, Плодоводство и ягодоводство России. 2024;77:34-48. DOI: 10.31676/2073-4948-2024-77-34-48.

4. Ульяновская Е. В., Чернуцкая Е. А., Балапанов И. М., Токмаков С. В. Перспективы селекционного обновления сортимента яблони, Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2022;99:175-180. DOI: 10.21515/1999-1703-99-175-180.

5. Дулов М. И., Сергеев М. С. Молекулярно-генетические методы исследований в селекции яблони: Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сборник статей XXXIV Международной научно-практической конференции в 2 ч. Часть 1, 15 мая, Пенза, Пенза, 2020 г., Пенза, 2020, 135-139.

6. Ульяновская Е. В., Чернуцкая Е. А., Балапанов И. М., Степанов И. В. Оценка полиморфизма гена Md-ACS1 яблони для выделения идентифицированного состава генофонда и селекции на длительную лежкость плодов, Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. 2024;19(1):101110. DOI: 10.22363/2312-797X2024-19-1-101-111.

7. Седов Е. Н., Янчук Т. В., Корнеева С. А., Макаркина М. А. Создание российских адаптивных сортов яблони (Malus×domestica Borkh.) ВНИИСПК – смена задач и развитие методов селекции (обзор), Сельскохозяйственная биология. 2022;57(5):897-910. DOI: 10.15389/agrobiology.2022.5.897rus.

8. Лыжин А. С., Савельева Н. Н. Молекулярно-генетический анализ гибридных сеянцев яблони по генам Md-ACS1 и Md-ACO1 биосинтеза этилена, Научные труды СКФНЦСВиВ. 2020;30:9-14. DOI: 10.30679/2587-9847-2020-30-9-14.

9. Урбанович О. Ю., Кузмицкая П. В., Козловская З. А., Картель Н. А. Аллельный состав генов Md-ACS1, Md-ACO1 и Md-Exp7 сортов яблони (Malus domestica) с различным сроком хранения плодов, Известия национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2013;3:47-55.

10. 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. DOI: 10.30766/2072-9081.2020.21.6.706-712.

11. Супрун И. И., Токмаков С. В., Аль-Накиб Е. А., Лободина Е. В. Идентификация аллелей генов Md-Exp7 и Md-PG1 в селекционных формах яблони, устойчивых к парше, Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(7):645-651. DOI: 10.18699/VJGB-22-79.

12. Ульяновская Е. В., Чернуцкая Е. А., Балапанов И. М., Токмаков С.В. Перспективы селекционного обновления сортимента яблони, Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2022;99:175-180. DOI: 10.21515/1999-1703-99-175-180.

13. Laurens F., Aranzana M. J., Arus P. et al. An integrated approach for increasing breeding efficiency in apple and peach in Europe, Horticulture Research. 2018;5:1-14.

14. Iezzoni A. F. McFerson J., Luby J. et al. RosBREED: bridging the chasm between discovery and application to enable DNA-informed breeding in rosaceous crops, Horticulture Research. 2020;7:177. DOI: 10.1038/s41438-020-00398-7.

15. Hasan N., Choudhary S., Naaz N et al. Recent advancements in molecular marker-assisted selection and applications in plant breeding programmes, Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2021;19(1):128. DOI: 10.1186/s43141-021-00231-1.

16. Ульяновская Е. В., Супрун И. И., Токмаков С. В. Селекция яблони на устойчивость к парше и качество плодов, Защита и карантин растений. 2014;7:21-22.

17. Ярмолич С. А., Марудо Г.М. Оценка качества плодов перспективных гибридов яблони белорусской селекции, Плодоводство. Минск: Республиканское унитарное предприятие «Издательский дом «Белорусская наука». 2022;34:7-11. DOI: 10.47612/0134-9759-2022-34-7-11.

18. Bharati A. C., Prasad B. P., Mallick S.et al. Animal and plant hormone, Handbook of Biomolecules. 2023, 151-175. DOI: 10.1016/B978-0-323-91684-4.00028-1.

19. Dhurve L. A comprehensive review on role of bio- regulators in the growth and development of fruit and vegetable crops international, Journal of environment and climate change. 2023;13(11):2879-2892. DOI: 10.9734/IJECC/2023/v13i113458.

20. Fatma M., Asgher M., Iqbal N. et al. Ethylene signaling under stressful environments: analyzing collaborative knowledge, Plants. 2022;11(17):2211. DOI: 10.3390/plants11172211.

21. Khan S., Alvi A. F., Saify S. et al. The ethylene biosynthetic enzymes, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) synthase (ACS) and ACC oxidase (ACO): the less explored players in abiotic stress tolerance, Biomolecules. 2024;14(1):90. DOI: 10.3390/biom14010090.

22. Costa F., Sara S., Weg W.E.V.D. et al. Role of the genes Md-ACO1 and Md-ACS1 in ethylene production and shelf life of apple (Malus domestica Borkh), Euphytica. 2005;14(1-2):181-190. DOI: 10.1007/s10681-005-6805-4.

23. Дулов М. И. Состав аллелей генов, вовлеченных в контроль лежкости плодов осеннего срока созревания, среди сортов яблони зарубежной селекции, Наукосфера. 2023;3-2:150-158.

24. Дулов М. И. Частота встречаемости аллелей генов, вовлеченных в биосинтез этилена и лежкость плодов у сортов яблони российской и зарубежной селекций, Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2023;3(63):51-57. DOI: 10.18286/1816-4501-2023-3-51-57.

25. Дулов М. И. Аллельный состав генов биосинтеза этилена в отечественной генплазме яблони осеннего срока созревания плодов, Наукосфера. 2023;3-2:143-149.

26. Дулов М. И. Полиморфизм генов биосинтеза этилена Md-ACS1 и Md-ACO1 у сортов яблони российской селекции зимнего срока созревания плодов, Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса, 2024;1(59):53-60. DOI: 10.32935/2221-7312-2024-59-1-53-60.

27. Дулов М. И. Состав аллелей гена биосинтеза этилена Md-ACS1 у сортов яблони европейской селекции зимнего срока созревания плодов Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса 2024;2(60):31-38. DOI: 10.32935/22217312-2024-60-2-31-38.

28. Дулов М. И. Частота встречаемости аллелей генов, вовлеченных в биосинтез этилена и лежкость плодов у сортов яблони российской и зарубежной селекций, Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2023;3(63):51-57. DOI: 10.18286/1816-4501-2023-3-51-57.

29. Шамшин И. Н., Шлявас А. В., Трифонова А. А. и др. Полиморфизм генов биосинтеза этилена и экспансина у местных и стародавних сортов яблони (Malus domestica Borkh.) из коллекции генетических ресурсов растений ВИР, Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(6):660-666. DOI: 10.18699/VJ18.408.

30. Савельева Н. Н., Лыжин А. С., Ван-Ункан Н. Ю. Биосинтез этилена в геноплазме некоторых сортов яблони: Актуальные проблемы развития научных исследований и инноваций в сельскохозяйственном производстве: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием и Всероссийской Школы молодых ученых, Белгород, 28–30 июня 2023 г., Белгород, 2023, 370-373. DOI: 10.48608/FANCRAS.2023.68.83.002.

31. Юшков A. Н., Савельева Н. Н., Чивилев B. В. и др. Инновационные технологии в повышении эффективности селекционного процесса плодовых культур, Достижения науки и техники АПК. 2019;33(2):27-30. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10207.

32. Ульяновская Е. В., Чернуцкая Е. А., Богданович Т.В., Степанов И.В. Маркерный отбор по генам Rvi6, Md-ACS1, Md-ACO1 перспективных для селекции образцов генофонда яблони, Аграрный научный журнал. 2024;3:71-76. DOI: 10.28983/asj.y2024i3pp71-76.

33. Ульяновская Е. В., Богданович Т. В., Супрун И. И., Токмаков С. В. Комплексный подход к селекционному совершенствованию яблони, Селекция и сорторазведение садовых культур. 2018;5(1):139-41.

34. Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Garkava-Gustavsson L., Sehic J. Selection for improved fruit texture and storability in apple, Acta Hortic. 2012;934:849-854. DOI: 10.17660/ActaHortic.2012.934.112.

35. Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Sehic J., Hertog M. DNA marker-assisted evaluation of fruit fi rmness at harvest and post-harvest fruit softening in a diverse apple germplasm, Tree Genetics & Genomes. 2012;9(1):279-290. DOI: 10.1007/s11295-012-0554-z.

36. Kwon Y. S., Kwon S.I., Kim S. А. et al. Estimation of storability for Korean apples Malus domestica using Md-ACS1 and Md-ACO1 DNA marker, Korean Journal of Food Preservation. 2017;24(7):891-897. DOI: 10.11002/kjfp.2017.24.7.891.