Длительное сохранение современных российских сортов картофеля в криобанке ВИР

Основой долгосрочного хранения селекционных сортов картофеля является криоконсервация апексов in vitro растений. Наиболее широко для создания криоколлекций картофеля применяется метод дроплет-витрификации (Panis et al., 2005), который, как и его многочисленные модификации, используется в крупнейших мировых генбанках. Для криоконсервации апексов in vitro растений разных образцов картофеля в ВИР используют модифицированный метод дроплет-витрификации. В настоящей статье приведены результаты криоконсервации современных сортов, выведенных в семи селекционных центрах Российской Федерации. В опытах по криоконсервации участвовали генотипированные с применением SSR маркеров клоны микрорастений, микросателлитные профили которых совпали с SSR-спектрами номенклатурных стандартов сортов и гербарных ваучеров селекционных клонов. Частота посткриогенной регенерации в контрольных экспериментах после краткосрочной криоконсервации варьировала от 23,3 до 53,3%. Пять из 16 образцов (‘Варяг’, ‘Гусар’, ‘Евпатий’, ‘Солнечный’, ‘Танго’) имели низкие показатели посткриогенной регенерационной способности – от 20 до 30%; у 11 образцов частота регенерации превышала 30%, из них у восьми сортов (‘Гранд’, ‘Златка’, ‘Лина’, ‘Сафо’, ‘Сиверский’, ‘Сигнал’, ‘Утро’, ‘Юна’) и у селекционного клона ‘Алый Парус’ отмечена частота регенерации выше 40%. Дисперсионный анализ не выявил достоверного влияния генотипа на проявление признака регенерационной способности в изученной выборке образцов (р=0,711). Регенерационная способность образцов в контрольном эксперименте при краткосрочном хранении апексов в жидком азоте достоверно коррелировала с жизнеспособностью эксплантов (r=0.86). Результаты проведенных экспериментов позволили пополнить криоколлекцию картофеля, сохраняемую в криобанке ВИР, эксплантами 14 современных российских сортов и двух селекционных клонов с известным уровнем посткриогенной регенерации. Четыре сорта (‘Гранд‘, ‘Гусар‘, ‘Сигнал‘, ‘Утро’) участвовали в мониторинге регенерационной способности эксплантов, длительно сохраняемых в криобанке ВИР при сверхнизких температурах. У этих сортов детектированы регенеранты после размораживания единичных криопробирок, хранившихся в криобанке ВИР около 7 месяцев. В среднем регенерационная способность после семимесячного хранения составила 41,8%, что не отличается достоверно от регенерационной способности в контроле. Можно заключить, что применение модифицированного метода дроплет-витрификации остается актуальным для пополнения криоколлекции картофеля ВИР.

1. Bamberg J.B., Martin M.W, Abad J, Jenderek M.M., Tanner J., Donnelly D.J., Nassar M.K, Veilleux R.E., Novy R.G. In vitro technology at the US Potato Genebank. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant. 2016;52(3):213-225. DOI: 10.1007/s11627-016-9753-x

2. Brickell C.D., Alexander C., Cubey J.J., David J.C., Hoffman M.H.A., Leslie A.C., Malécot V., Xiaobai Jin (eds). International code of nomenclature for cultivated plants. Ed. 9. Scripta Horticulturae. 2016;18:I–XVII+1190.

3. CIP. The genebank of the International Potato Center conserves potato and sweet potato diversity. Centro Internacional de la Papa. Available at https://genebanks.org/genebanks/international potato center. [accessed Jan. 22, 2018].

4. Дунаева С.Е., Пендинен Г.И, Антонова О.Ю, Швачко Н.А., Волкова Н.Н, Гавриленко Т.А. Сохранение вегетативно размножаемых культур в in vitro и криоколлекциях: методические указания / под ред. Т.А. Гавриленко. Санкт-Петербург: ВИР; 2011.

5. Дунаева С.E., Пендинен Г.И., Антонова О.Ю., Швачко Н.А., Ухатова Ю.В., Шувалова Л.Е., Волкова Н.Н., Гавриленко Т.А. Сохранение вегетативно размножаемых культур в in vitro и крио коллекциях: методические указания / под ред. Т.А. Гавриленко. Санкт-Петербург: ВИР; 2017.

6. Гавриленко Т., Дунаева С., Трускинов Э., Антонова О., Пендинен Г., Лупышева Ю., Роговая В., Швачко Н. Стратегия долгосрочного сохранения генофонда вегетативно размножаемых сельскохозяйственных растений в контролируемых условиях среды. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2007;164:273-285.

7. Гавриленко Т.А., Швачко Н.А., Волкова Н.Н., Ухатова Ю.В. Модифицированный метод дроплет-витрификации для криоконсервации апексов in vitro растений картофеля. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(4):422-429. DOI: 10.18699/VJ19.505.

8. Hirai D. Gelled droplet vitrification improves recovery of cryopreserved potato germplasm. CryoLetters. 2011;32(4):287-296.

9. Jenderek M. M., Reed B.M. Cryopreserved storage of clonal germplasm in the USDA National Plant Germplasm System. In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2017;53(4):299-308. DOI: 10.1007/s11627-017-9828-3

10. IPGRI. Cryopreservation of tropical plant germplasm. Current research progress and applications. Engelmann F., Takagi H. (eds.). 2000.

11. Keller E.R.J., Senula A., Grübe M., Diekmann K., Dehmer K.J. Fifteen years of cryopreservation in the IPK Genebank – experience, conclusions and outlook. Acta Horticulturae. 2014;1039:249-263. DOI: 10.17660/ActaHortic.2014.1039.32

12. Kim H.H., Yoon J.W., Park Y.E., Cho E.G., Sohn J.K., Kim T.S., Engelmann F. Cryopreservation of potato cultivated varieties and wild species: critical factors in droplet vitrification. CryoLetters. 2006;27(4):223-234.

13. Muthoni J., Shimelis H., Melis R. Long-term conservation of potato genetic resources: methods and status of conservation. Australian Journal of Crop Science. 2019;13(05):717-725. DOI: 10.21475/ajcs.19.13.05.p1400

14. Niino T., Arizaga M.V. Cryopreservation for preservation of potato genetic resources. Breeding Science. 2015;65(1):41-52. DOI: 10.1270/jsbbs.65.41.

15. Panis B., Piette B., Swennen R. Droplet vitrification of apical meristems: A cryopreservation protocol applicable to all Musaceae. Plant Science. 2005;168:45-55. DOI: 10.1016/j.plantsci.2004.07.022

16. Panis B., Van den Houwe I., Swennen R., Rhee J., Roux N. Securing plant genetic resources for perpetuity through cryopreservation. Indian Journal of Plant Genetic Resources. 2016;29(3):300-302. DOI: 10.5958/0976-1926.2016.00051.6

17. Panta A., Panis B., Ynouye C., Swennen R., Roca W., Tay D., Ellis D. Improved cryopreservation method for the long-term conservation of the world potato germplasm collection. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2015;120:117-125. DOI: 10.1007/s11240-014-0585-2

18. Shvachko N., Gavrilenko T. Cryopreservation of potato landraces using droplet-vitrification method. In: Grapin A., Keller J., Lynch P., Panis B., Revilla A., Engelmann F. (Eds.). Cryopreservation of Crop Species in Europe: Proceedings of COST Action 871 Final meeting. Angers, France, 2011; 135137.

19. Stock J., Mock H.P., Senula A., Nagel M. Arabidopsis – a model to elucidate complex stress response mechanism during cryopreservation. Acta Horticulturae. 2019;1234:85-96. DOI: 10.17660/ActaHortic.2019.1234.11

20. Ухатова Ю.В., Овэс Е.В., Волкова Н.Н., Гавриленко Т.А. Криоконсервация селекционных сортов картофеля в ВИРе. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017;178(3):13-20. DOI: 10.30901/2227-8834-2017-3-13-20

21. Ухатова Ю.В., Гавриленко Т.А. Методы криоконсервации вегетативно размножаемых культурных растений. Биотехнология и селекция растений. 2018;1(1):5263. DOI: 10.30901/26586266201815263

22. Vollmer R., Villagaray R., Egusquiza V., Espirilla J., Garcia M., Torres A, Rojas E., Panta A, Barkley N.A, Ellis D. The potato cryobank at the International Potato Center (CIP): a model for longterm conservation of clonal plant genetic resources collections of the future. CryoLetters. 2016;37(5):318-329.

23. Vollmer R., Villagaray R., Cárdenas J., Castro M., Chávez O., Anglin N.L., Ellis D. A large-scale viability assessment of the potato cryobank at the International Potato Center (CIP). In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2017;53(4):309-317. DOI: 10.1007/s11627-0179846-1