Evaluation of Md-ACS1 gene polymorphism in apple trees for isolation of the identified composition of gene pool and breeding for long-storage fruits

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The apple tree (Malus × domestica Borkh.) is the most important perennial fruit crop widely cultivated and used in agricultural production around the world. The problem of extending shelf life and sale of fresh fruit crops is of great importance due to the year-round active use and demand among the population. To create commercially attractive, popular and valuable apple varieties of Russian breeding with genetically determined long-term keeping quality of fruits, the role of pre-breeding based on the study and mobilization of available biological resources including the use of DNA marking to identify the most valuable genotypes for the desired priority trait, is significant. The purpose of the study was to study allelic polymorphism of Md-A CS1 gene in 37 apple accessions to identify sources of long-term storage of fruits for further breeding use. The research was carried out in the Center for Collective Use ‘Research and Breeding Collection of Genetic Resources of Horticultural Crops’ using generally accepted programs and methods for variety study and selection of apple trees. The methods of DNA analysis were applied in the work. For DNA extraction, the CTAB method modified at North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture was used. According to DNA marking data, carriers of homozygous allelic combination (Md-ACS1–2/2) were identified among the studied apple accessions of Russian breeding: Persikovoe, Georgiy, Azimut, hybrid 17/1–6–47 (Champion × Modi), and foreign varieties: Smeralda, Fuji Mimo. The selected varieties and forms are promising in creating Russian genetic resources with improved commercial fruit traits including genetically determined increase in length of storage period. They can be used in breeding using DNA-marker selection for several target genes of quality, keeping quality and density of fruit pulp. 

 

About the authors

Elena V. Ulianovskaya

North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Winemaking

Author for correspondence.
Email: ulyanovskaya_e@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3987-7363
SPIN-code: 5577-5173

Doctor of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory of Varietal Study and Selection of Horticultural Crops

39 im. 40-letiya Pobedy st., Krasnodar, Krasnodar Territory, 350901, Russian Federation

Evgenia A. Chernutskaya

North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Winemaking

Email: ev.belenko95@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5140-9891
SPIN-code: 2219-0777

PhD student, Junior Researcher, Laboratory of Varietal Study and Selection of Horticultural Crops

39 im. 40-letiya Pobedy st., Krasnodar, Krasnodar Territory, 350901, Russian Federation

Ilnur M. Balapanov

North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Winemaking

Email: i-balapanov@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-0727-3605
SPIN-code: 7352-0780

Junior Researcher, Laboratory of Varietal Study and Selection of Horticultural Crops

39 im. 40-letiya Pobedy st., Krasnodar, Krasnodar Territory, 350901, Russian Federation

Ilya V. Stepanov

North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Winemaking

Email: ivstepanof@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6251-300X
SPIN-code: 3968-1982

Junior Researcher, Laboratory of Selection and Biotechnology

39 im. 40-letiya Pobedy st., Krasnodar, Krasnodar Territory, 350901, Russian Federation

References

  1. Technology Transfer of Plant Biotechnology (1st ed.) / Edit. by P.M. Gresshoff. CRC Press, 1996. Р. 111-125. doi: 10.1201/9780203737323
  2. Heo S., Kim C., Chung Y.S. High-resolution melting analysis for identification of apple cultivars using simple sequence repeat markers // Plant Biotechnol Rep. 2019. № 13. Р. 337-344. doi: 10.1007/s11816-019-00539-y
  3. Ульяновская Е.В., Богданович Т.В. Генетические ресурсы для селекционного совершенствования яблони // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2018. № 51 (3). С. 1-14. doi: 10.30679/2219-533 5-2018-3-51-1-14
  4. Zhu Y., Barrit B.H. Md-ACS1 and Md-ACO1 genotyping of apple (Malus × domestica Borkh.) breeding parents and suitability for marker-assisted selection // Tree Genetics and Genomes. 2008. Vol. 4. P. 555-562. doi: 10.1007/s11295-007-0131-z
  5. Программа Северо-Кавказского центра по селекции плодовых, ягодных, цветочно-декоративных культур и винограда на период до 2030 года / Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства РАСХН. Краснодар: Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия, 2013. 202 с.
  6. Современные методология, инструментарий оценки и отбора селекционного материала садовых культур и винограда: монография. Краснодар: Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия, 2017. 282 с.
  7. Murray M.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA // Nucl. Acids Res. 1980. Vol. 10. P. 4321-4326. doi: 10.1093/nar/8.19.4321
  8. Patocchi A., Walser М., Tartarini S., Broggini G.A.L., Gennari F., Sansavini S., Gessler C. Identification by genome scanning approach (GSA) of a microsatellite tightly associated with the apple scab resistance gene Vm // Genome. 2005. № 48. Р. 630-636. doi: 10.1139/g05-036
  9. Егоров Е.А. Научное обеспечение становления, развития плодоводства и виноградарства Северо-Кавказского региона // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2021. № 3. С. 4-7. doi: 10.30850/vrsn/2021/3/4-7
  10. Егоров Е.А., Шадрина Ж.А., Кочьян Г.А. Методические подходы к биологизации интенсификационных процессов (на примере промышленного плодоводства) // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2021. № 71 (5). С. 1-22. doi: 10.30679/2219-5335-2021-5-71-1-22
  11. Oraguzie N.C., Iwanami H., Soejima J., Hatada T., Hall A. Inheritance of the Md-ACS1 gene and its relationship to fruit softening in apple (Malus × domestica Borkh.) // Theor Appl Genet. 2004. № 108. 1526-1533. doi: 10.1007/s00122-003-1574-8
  12. Ульяновская Е.В., Супрун И.И. Ускоренное создание генотипов яблони с повышенными показателями адаптивности и качества на основе выявленных закономерностей наследования значимых признаков // Научные труды Государственного научного учреждения Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук. 2013. Т. 1. С. 47-52.
  13. Costa F., Eric W., de Weg V., Stella S. Map position and functional allelic diversity of Md-Exp7, a new putative expansin gene associated with fruit softening in apple (Malus × domestica Borkh.) and pear (Pyrus communis) // Tree Genetics & Genomes. 2008. Vol. 4. P. 575-586. doi: 10.1007/s11295-008-0133-5
  14. Савельев Н.И., Шамшин И.Н., Кудрявцев А.М. Генетический полиморфизм исходных форм яблони по аллелям генов длительной лежкости и качества плодов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 3. С. 17-20.
  15. Shamshin I.N., Shlyavas A.V., Trifonova A.A., Boris K.V., Kudryavtsev A.M. Ethylene and expansin biosynthesis related genes polymorphism in local apple (Malus domestica Borkh.) cultivars from VIR collection of plant genetic resources // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018. Vol. 22 (6). Р. 660-666. doi: 10.18699/VJ18.408

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».