Development of DNA-markers of a trait of sunflower resistance to a broomrape (Orobanche cumana Wallr.) race G | Разработка ДНК-маркеров признака устойчивости подсолнечника к расе G заразихи (Orobanche cumana Wallr.)

English. Broomrape (Orobanche cumana Wallr.) is an obligatory parasite which is able to decrease significantly sunflower yields. The race G is the most spread and virulence broomrape race in the Russian Federation. Cultivation of genetically resistance sunflower varieties and hybrids is the most ecologic and economically efficient method to control this parasite plant. Usage of DNA-markers for the resistant plant selecting increases the breeding performance significantly. To mark the sunflower resistance to broomrape race G, using bioinformative approaches, we developed new DNA-markers: four SCAR (sequence characterized amplified region) and ten SSR (simple sequence repeat). These markers were tested involving 20 sunflower lines and hybrids. Due to the testing results, all SSR- and two SCAR-markers were eliminated step-by-step. SCAR-marker RORS1 was characterized with the presence of an amplified DNA fragment with a length appr. 168 bps; it showed association with a trait of resistance. SORS1 with a fragment length appr. 322 bps had a relation with a susceptible phenotype. These markers composed a marker system for a multiplex PCR, which allowed distinguishing resistant and susceptible lines and hybrids, except a line VK678 and F1 hybrids developed using this line as parental one. To eliminate faults of the marker system, seven SCAR-markers analogous to SORS1 were created. Due to estimation result, we selected a marker SORS9 characterized with the presence an amplified DNA fragment with a length appr. 217 bps in susceptible phenotypes. The new system of markers RORS1/SORS9 for a multiplex PCR was validated on 70 sunflower lines and hybrids. The susceptible lines and hybrids were characterized with amplification of only marker SORS9, resistant lines – only marker RORS1, and resistant hybrids – both markers. The developed marker system allowed distinguishing all susceptible lines and hybrids from the resistant sunflower genotypes.

Russian. Заразиха кумская (Orobanche cumana Wallr.) – облигатный паразит, способный вызвать значительное снижение урожая подсолнечника. Наиболее распространенной и вирулентной расой заразихи в Российской Федерации является раса G. Экологичным и экономически выгодным способом борьбы с ней является выращивание генетически устойчивых сортов и гибридов подсолнечника. Применение ДНК-маркеров при отборе устойчивых растений значительно повышает эффективность селекционного процесса. Для маркирования устойчивости подсолнечника к расе G заразихи с помощью биоинформатических подходов были разработаны новые ДНК-маркеры – четыре SCAR (sequence characterized amplified region) и 10 SSR (simple sequence repeat). Маркеры были проверены на 20 линиях и гибридах подсолнечника. По результатам проверки были поэтапно исключены из исследования все SSR- и два SCAR-маркера. SCAR-маркер RORS1 характеризовался наличием амплифицированного фрагмента ДНК длиной около 168 п.н. и показал ассоциацию с признаком устойчивости, а SORS1 с длиной фрагмента около 322 п.н. – связь с восприимчивым фенотипом. Из них была составлена маркерная система для мультиплексной ПЦР, которая позволила различать устойчивые и восприимчивые линии и гибриды, кроме линии ВК678 и гибридов F1, полученных с использованием ее в качестве родительской. Для устранения недостатков маркерной системы были сконструированы семь SCAR-маркеров, аналогичных SORS1. По результатам оценки был отобран маркер SORS9, характеризующийся наличием амплифицированного фрагмента ДНК длиной около 217 п.н. у восприимчивых генотипов. Новая система маркеров RORS1/SORS9 для мультиплексной ПЦР была валидирована на 70 линиях и гибридах подсолнечника. Восприимчивые линии и гибриды характеризовались амплификацией только маркера SORS9, устойчивые линии – только маркера RORS1, а устойчивые гибриды – обоих маркеров. Разработанная маркерная система позволила отличить все восприимчивые линии и гибриды от устойчивых генотипов подсолнечника.