Marker assisted selection of potato breeding lines with combination of PVY resistance genes from different wild species | Маркер-опосредованный отбор селекционных линий картофеля с комбинацией генов устойчивости к PVY от разных диких видов

English. Potato virus Y (PVY) is considered as one of the most harmful virus infections of this crop. Thus, it is a topical problem to breed potato varieties resistant against a wide range of PVY strains and to create initial breeding material that will have a combination of resistance genes from different species. The aim of the study was: (1) to genotype a collection of 376 breeding lines (BL), developed from complex interspecific hybrids, using DNA markers of PVY resistance genes, (2) to identify accessions with markers of resistance genes from different species for subsequent use in marker assisted selection (MAS), (3) to evaluate the suitability of DNA markers of PVY resistance genes for genotyping BL developed through interspecific hybridization. It was ascertained that the markers most widely represented in the collection were RYSC3 of the Ryadg gene (49.7%), Ry364 and RAPD38-530 of the Rychc gene (50.5% and 45.2%, respectively), and Yes3-3A of the Rysto gene (29.8%). The markers Ry186 of Rychc and GP122/EcoRV780 of  Ryf-sto  were found only in some accessions. The frequency of occurrence of BL that had markers of PVY resistance genes from two different species varied between 2.7% (Yes3-3a marker of Rysto and both two markers of Rychc) and 8.5-9.0% (RYSC3 marker of Ryadg and both two markers of Rychc, or only Ry364 marker of this gene). In total, the collection was found to contain 134 BL (47.6%) with markers of resistance genes from two different species. A combination of four markers for three genes of different origin (Ryadg, Rysto and Rychc) was found in 27 BL (7.2%). Extreme resistance to PVY of most BL (302 out of 357) was obviously determined by the presence in them of the currently used resistance genes detected by DNA markers applied in the study. Nevertheless, a significant part of accessions (55 of 61) that did not have any markers was resistant to PVY. At the same time, 13 BL (3.5%) with the markers were susceptible to the virus. Such a level of discrepancies is considered as acceptable for the initial MAS of breeding material. The obtained data on the presence of the markers of PVY resistance genes of different origin and their combination in BL ensures a more effective use of such BL in breeding in comparison with the BL resistant to the virus, though lacking corresponding markers.

Russian. Y-вирус картофеля (PVY) относят к группе наиболее опасных вирусных инфекций этой культуры. Актуальным является выведение сортов картофеля, устойчивых к широкому набору штаммов PVY, создание исходного материала для такой селекции с комбинацией генов устойчивости из разных источников. Цель работы – (1) с помощью ДНК-маркеров генов устойчивости к PVY провести генотипирование коллекции, включающей 376 селекционных линий (СЛ) на основе сложных межвидовых гибридов, (2) выявить образцы с маркерами генов устойчивости от разных видов для последующего использования в маркер-опосредованной селекции (МОС или MAS), (3) оценить эффективность ДНК-маркеров генов устойчивости к PVY применительно к материалу, полученному с помощью межвидовой гибридизации. Установлено, что наиболее широко в коллекции представлены СЛ с маркерами RYSC3 гена Ryadg (49,7%), Ry364 и RAPD38-530 гена Rychc (соответственно, 50,5% и 45,2%), Yes3-3A гена Rysto (29,8%). Маркеры Ry186 гена Rychc  и GP122/EcoRV780 гена Ryf-sto выявлены лишь у единичных образцов. Частоты СЛ, имеющих маркеры генов устойчивости к PVY от двух разных видов картофеля, колебались от 2,7% (маркер Yes3-3a гена Rysto + оба маркера гена Rychc) до 8,5- 9,0% (маркер RYSC3 гена Ryadg + оба маркера гена Rychc или только маркер Ry364 этого гена, соответственно). Всего в коллекции выявлено 134 СЛ (47,6%), имеющих маркеры генов устойчивости к PVY от двух разных видов. Сочетание четырех маркеров к трем генам различного происхождения (Ryadg, Rysto и Rychc) было обнаружено у 27 образцов (7,2%). Крайняя или, иначе, экстремальная (от англ. ER-extremely resistant) устойчивость к PVY большинства изученных СЛ (302 из 357) очевидно обусловлена наличием у них известных генов устойчивости к этому патогену, которые  выявляются с помощью использованных в работе ДНК-маркеров. Тем не менее, в коллекции была значительная доля образцов, которые не имели используемых маркеров генов устойчивости к PVY, но оказались устойчивы к вирусу (55 из 61). Также выявлено 13 (3,5%) образцов с ДНК маркерами генов устойчивости к PVY, которые были неустойчивы к патогену, что является приемлемым уровнем для первичного маркер-опосредованного отбора исходного селекционного материала. Полученные данные о наличии маркеров генов устойчивости к PVY и комбинации генов устойчивости разного происхождения у СЛ призваны обеспечить более эффективное их использование в селекции по сравнению с устойчивыми к вирусу линиями, не имеющими соответствующих маркеров.