Molecular markers in onion breeding | Молекулярные маркеры в селекции лука репчатого

English. The studies were conducted in 2016–2018 in the Russian State Agrarian University. The aim of the research is to assess the efficiency of known molecular markers orfA501 и 5' cob to genotype a type of onion (Allium cepa L.) male sterility inducing cytoplasm's, CMS-S and CMS-T and normal (N) cytoplasm, to genotype restorer fertility and maintainer sterility alleles Ms/ms of a nuclear gene, marker of onion downy mildew resistance gene. The use of these two marker systems (orfA501 и 5' cob) confirmed the type of cytoplasm of all screened male sterility onion plants. Six onion accessions had CMS-S type of cytoplasm, four accessions – CMS-T and two accessions had normal N-cytoplasm. The efficiency of recommended DNA-marker JnurF13 to genotype restorer fertility (Ms) allele and maintainer sterility (ms) allele of a nuclear gene was confirmed using a set of different onion accessions. The use of molecular marker Jnurf 13 helps to genotype the onion plant in relation to allelic state of the sterility maintainer allele (ms) in plants with N-cytoplasm and shortens the process of developing sterility maintainer lines by 4 times approximately. It was proved that Allium roylei is completely resistant to downy mildew which is controlled by a single dominant Pd1 gene. Marker DMR1 can be used for the revealing of onion downy mildew resistance gene. It was showed with PCR analysis using DMR1 marker that gene of the resistance is in the heterozygous state in the resistant hybrid Santero F1, but it is in recessive homozygous state in susceptible varieties 'Density' and 'Candy'. In the progeny of plants Sx (SxDens) and Sx (SxKendy), both resistant and susceptible plants were observed, and among the resistant ones, homo- and heterozygous by the Pd1 gene were revealed.

Russian. Исследования проведены в 2016–2018 гг. в РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Целью исследования являлась оценка эффективности известных молекулярных маркеров различных типов цитоплазмы CMS-S, CMS-T и N, гена закрепителя стерильности и восстановителя фертильности и гена, контролирующего устойчивость к пероноспорозу. Рекомендованные в научной литературе молекулярные маркеры orfA501 и 5' cob позволяют дифференцировать растения лука репчатого по трем типам цитоплазмы – CMS-S, CMS-T и N. В нашем исследовании с использованием этих двух маркерных систем установлены типы цитоплазмы всех проанализированных растений с мужской стерильностью. У шести образцов выявлена CMS-S цитоплазма, у четырех образцов CMS-T и два образца обладали нормальной (N) цитоплазмой. Для создания линий закрепителей стерильности необходимо использование образцов с N-цитоплазмой, так как они должны обладать генотипом Nmsms. При классическом способе используют анализирующие скрещивания, где в качестве тестера берут стерильные растения с генотипом Smsms или Тmsms и по потомству полученных F1 гибридов судят о генотипе опылителя. Это требует как минимум 4 года работы. C помощью маркера Jnurf 13 проводят генотипирование на аллельное состояние локуса закрепления стерильности (msms) у растений с N-цитоплазмой, что сокращает процесс создания закрепителей стерильности в 4 раза. Доказано, что полная устойчивость Allium roylei к пероноспорозу контролируется одним доминантным геном Pd1. Маркер DMR1 выявляет наличие гена устойчивости Pd1 к ложной мучнистой росе. ПЦР-анализ с маркером DMR1 показал, что у устойчивого гибрида F1 Santero ген устойчивости находится в гетерозиготном состоянии, у восприимчивых сортов Денсити и Кенди – в состоянии рецессивной гомозиготы. В потомствах растений Sx (SxДенс) и Sx (SxКенди) наблюдали расщепление на устойчивые и восприимчивые, а среди устойчивых выявлены гомо- и гетерозиготные по гену Pd1.