Генетическое разнообразие фасоли в Кыргызстане и использование молекулярных маркеров в селекции на устойчивость к вирусу обыкновенной мозаики и антракнозу

Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is an important export crop in Kyrgyzstan since the end of the 20th century. Kyrgyzstan produces about 70,000 t of common beans per year, which provides jobs to 76% of the population in the Talas region. Information about genetic diversity of common beans helps to select appropriate genetic material to be used for breeding programs. Accessions originating from both Mesoamerican and Andean gene pools, including the main Kyrgyz common bean market types were analyzed using simple sequence repeats (SSR) and qualitative morphological traits. The similarity matrices generated from the molecular and morphological data were well correlated (r = 0.49**). The cluster analysis of both data sets grouped the accessions according to their gene pools of origin, where Mesoamerican accessions were more diverse than Andean accessions. Both SSR and qualitative morphological markers were suitable for assigning cultivars to their gene pools of origin. Furthermore, information about traits of interest for Kyrgyz farmers has been gained. We found that Bean common mosaic virus strain NL6 and anthracnose affect this crop and reduce its grain yield significantly in Kyrgyzstan. The susceptible Kyrgyz cultivars Ryabaya, Kytayanka and Lopatka were included as recurrent parents in a backcrossing breeding scheme for introducing host plant resistance to these diseases from donor cultivars. After the 4th backcross, seeds (color, shape, size) and pods (shape) were similar to the respective recurrent parent. The sequence characterized amplified region (SCAR) markers SW13, SBD5 and SCAreoli were used successfully in marker-aided backcrossing for pyramiding the I, bc-12 and Co-2 genes, which provide host plant resistance to BCMV and anthracnose, respectively. Inoculation tests with anthracnose races delta and gamma, virus strain NL3, and DNA markers confirmed the presence of resistance genes in the offspring.
Фасоль (Phaseolus vulgaris L.), начиная с конца 20-го века - важная экспортная культура в Кыргызстане. Производство фасоли в Кыргызстане обеспечивает работой 76% населения Таласской области, производимый объем составляет около 70 000 тонн в год. Изучение генетического разнообразия фасоли помогает выбрать подходящий материал для будущей селекционной работы. Образцы из двух генетических центров Мезоамериканского и Андийского, включая основные типы фасоли, возделываемые в Кыргызстане, исследовались с помощью микросателлитов (SSR-маркеров) и морфологических качественных признаков. Установлена положительная корреляция (r = 0.49**) c матрицами коэффициентов сходства между молекулярными и морфологическими данными. Кластерный анализ и тех, и других данных определил образцы фасоли в соответствии с их принадлежностью к генетическому центру происхождения. Образцы Мезоамериканского центра были разнообразнее, чем образцы, относящиеся к Андийскому центру происхождения. Оба типа маркеров, как морфологические, так и микросателлиты, использовались в нашем исследовании для определения сортов фасоли, их принадлежности к центру происхождения, а также в создании первичного материала с признаками, значимыми для кыргызских фермеров. Мы обнаружили болезни, которые значительно снижают урожай зерна данной культуры в Кыргызстане - это штамм NL6 вируса обыкновенной мозаики (BCMV), а также антракноз. Восприимчивые кыргызские сорта - Рябая, Китаянка и Лопатка использовались как рекуррентные родители в возвратных скрещиваниях, при получении устойчивости от сортов-доноров. После 4-го беккросса семена (цвет, форма и размер) и бобы (форма) сохранили признаки, характерные рекуррентным родителям. Мы успешно использовали SCAR-маркеры (SW13, SBD5 и SCAreoli) при создании многоступенчатой устойчивости I, bc-12 и Co-2 генов, соответственно. Данная устойчивость растений дает иммунитет к вирусу обыкновенной мозаики (BCMV) и антракнозу. Инфекционный тест (биологические расы антракноза - delta и gamma, а также штамм NL3 вируса BCMNV) и ДНК-маркеры подтвердили устойчивость в полученных беккросс-поколениях.