Селекция на устойчивость к болезням является важным направлением генетического улучшения китайской капусты. Традиционный элитный сорт китайской капусты «Ютянь Баоцзянь» высоко ценится за высокий цилиндрический кочан с заостренным кончиком, плотно скрученные покровные листья и сладкий вкус. Однако длительное выращивание привело к значительному снижению его устойчивости к киле капусты, вызываемой Plasmodiophora brassicae. Для восстановления устойчивости к киле при сохранении желаемых агротехнических характеристик в качестве рекуррентного родителя использовался восприимчивый к киле сорт «Ютянь Баоцзянь», а в качестве донора – устойчивый сорт «Шаоцай», несущий ген устойчивости CRd, для создания популяций обратного скрещивания.
Китайская капуста (Brassica rapa L. ssp. pekinensis) — важная овощная культура в Азии. Она имеет долгую историю выращивания и значительное сортовое разнообразие.
Среди этих сортов особое значение имеет «Ютянь Баоцзянь», традиционный сорт, происходящий из провинции Хэбэй. В 2010 году ему был присвоен статус продукта с национальным географическим указанием Китая, что подтверждает его уникальную региональную самобытность и превосходные садоводческие характеристики. Этот сорт ценится за свои отличительные морфологические особенности, включая прямую, высокую цилиндрическую головку с заостренным концом, плотно свернутые листья и хрустящий, сладкий вкус. Сорт хорошо подходит для хранения. Однако основным ограничением его выращивания является восприимчивость к киле капусты.
Кила капусты, вызываемая патогеном Plasmodiophora brassicae, является широко распространенным в мире почвенным заболеванием, поражающим преимущественно крестоцветные культуры. Покоящиеся споры P. brassicae могут сохраняться в почве до 20 лет, и это заболевание известно своим широким распространением и высокой разрушительностью.
Современные стратегии борьбы включают агрономические, химические, биологические методы и селекцию на устойчивость к болезням. Однако природные ресурсы устойчивости у китайской капусты сорта «Ютянь Баоцзянь» ограничены, а традиционная селекция методом обратного скрещивания требует 6–8 поколений для внедрения устойчивости, что делает ее трудоемкой и неэффективной. Селекция на устойчивость признана наиболее эффективной стратегией борьбы с этим почвенным заболеванием. Следовательно, идентификация, картирование и клонирование генов устойчивости имеют решающее значение для обнаружения новых ресурсов устойчивости и содействия их быстрому внедрению в селекционные программы.
Благодаря достижениям в области методов молекулярной биологии, достигнут значительный прогресс в изучении генов устойчивости капусты к киле капусты. На сегодняшний день идентифицировано и локализовано более 20 генов устойчивости к киле капусты, причем большинство источников устойчивости происходит от европейской кормовой репы (Brassica rapa ssp. rapifera ). На сегодняшний день зарегистрировано более 40 локусов генов устойчивости, при этом Crr1, CRd и CRa / CRb Kato уже клонированы.
Селекция с помощью молекулярных маркеров (MAS) позволяет быстро отбирать целевые признаки путем обнаружения молекулярных маркеров, тесно связанных с генами целевого признака. Этот подход эффективно выявляет особей, несущих целевой признак, в ранних поколениях, значительно ускоряя программы селекции на устойчивость к болезням.
Эта технология в основном включает в себя селекцию переднего плана и селекцию потомства. Селекция переднего плана позволяет обнаруживать маркеры на стадии всходов для отбора оптимальных особей для обратного скрещивания. Селекция потомства использует маркеры, связанные с целевым геном, чтобы гарантировать, что гены устойчивости к болезням не будут утрачены при обратном скрещивании и самоопылении, в конечном итоге приводя к гомозиготным генотипам. Фоновая селекция быстро восстанавливает генетический фон рекуррентного родителя с помощью молекулярных маркеров, распределенных по всему геному.
В настоящее время молекулярные маркеры, широко используемые в генетической селекции сельскохозяйственных культур, в основном основаны на ПЦР-детектировании SSR (простых повторяющихся последовательностей) и SNP (однонуклеотидных полиморфизмов) маркеров.
Цель маркер-опосредованного обратного скрещивания (MABC) состоит в том, чтобы ввести целевой ген из одной линии в другую линию, в которой этот ген отсутствует, сохраняя при этом генетический фон реципиента. Этот подход не только обеспечивает точный перенос генов, но и максимизирует сохранение желаемых признаков от реципиентного родителя. По сравнению с традиционным обратным скрещиванием, которое требует 6–8 поколений для восстановления 99% родительского фона, MABC достигает этого всего за 3–4 поколения, значительно повышая эффективность селекции.
В данном исследовании в качестве объекта интрогрессии был выбран ген устойчивости к киле капусты CRd, расположенный на хромосоме A03 и обеспечивающий стабильную устойчивость к физиологической расе 4 P. brassicae. Родительский сорт «Шаоцай», несущий ген CRd, был скрещен с сортом «Ютянь Баоцзянь», который служил рекуррентным родителем. С помощью системы MAS ученые применили MABC для быстрой разработки новых селекционных линий, сочетающих высокую устойчивость к киле капусты с желаемыми садоводческими характеристиками сорта «Ютянь Баоцзянь».
Всего за два поколения обратного скрещивания (BC₂) ученые получили четыре элитные устойчивые линии с генетическим сходством 99,32% с оригиналом. Это практически клон старой доброй «Ютянь», но с «суперспособностью». Также выведены три инбердные линии, которые стабильно передают иммунитет потомству.
Эта работа предоставляет практическую стратегию и техническую основу для эффективного повышения устойчивости к болезням и содействия инновациям в генофонде традиционных местных сортов китайской капусты.
Источник: Horticulturae 2026, doi.org/10.3390/horticulturae12030395