Номенклатурные стандарты и генетические паспорта сортов картофеля, выведенные селекционерами Ленинградского НИИСХ «Белогорка»

В данной статье на примере сортов картофеля, созданных селекционерами Ленинградского НИИСХ «Белогорка», представлены результаты развития методических подходов к созданию номенклатурных стандартов и их генетической паспортизации, разрабатываемых в ВИРе. В 2018 году были начаты совместные исследования сотрудников ВИР с селекционерами этого института по оформлению номенклатурных стандартов сортов картофеля, выведенных ими. Номенклатурные стандарты сортов были оформлены в соответствии с положениями Международного кодекса номенклатуры культурных растений (International Code of Nomenclature for Cultivated Plants). Растительный материал для гербаризации, включавший побеги с соцветиями, и позднее клубни, отбирали на опытном поле Ленинградского НИИСХ «Белогорка» лично авторы сортов, которые передавали их в ВИР в Гербарий культурных растений, их диких родичей и сорных растений (WIR). Материал включал 21 сорт, созданный селекционерами Ленинградского НИИСХ «Белогорка». В исследования также были включены два предсорта, которые находятся в Госсортоиспытании, и три селекционных клона. Непосредственно перед гербаризацией проводили фоторегистрацию и описание морфологических признаков переданного растительного материала, которые были сопоставлены с данными, приведенными в официальных документах: «Анкете сорта» и в «Описании селекционного достижения». Номенклатурные стандарты 21 сорта, зарегистрированные в базе данных «Гербарий ВИР» и переданные на хранение в типовой фонд гербария ВИР, публикуются в настоящей статье. Перед гербаризацией часть растительного материала отбирали для выделения ДНК с целью проведения молекулярно-генетической паспортизации и молекулярного скрининга. Генетические паспорта содержат информацию о полиморфизме 10 хромосомспецифичных микросателлитных локусов и дополнены данными о наличии/отсутствии диагностических фрагментов 12 маркеров 11 R-генов устойчивости к вредным организмам и для некоторых сортов – данными о типах цитоплазм. Ценность разработанных генетических паспортов состоит не только в привлечении для их создания разных типов ДНК маркеров (SSR-, SCAR- и CAPS- маркеры, специфичные к разным локусам ядерного и органельных геномов), но прежде всего в самом материале – молекулярно-генетический анализ был выполнен с образцами ДНК растений, которые использовали для создания номенклатурного стандарта каждого сорта. На основе данных генетических паспортов проведена верификация образцов белогорских сортов, полученных из различных источников.

1. Ahmadvand R., Wolf I., Gorji A.M., Polgar Z., Taller J. Development of Molecular Tools for Distinguishing Between the Highly Similar Rx1 and Rx2 PVX Extreme Resistance Genes in Tetraploid Potato. Potato Research. 2013;56(4):277-291. DOI: 10.1007/s11540-013-9244-y

2. Анисимов Б.В., Еланский С.Н., Зейрук В.Н., Кузнецова М.А., Симаков Е.А., Склярова Н.П., Филиппов С.Н., Яшина И.М. Сорта картофеля, возделываемые в России. Москва: Агроспас; 2013

3. Antonova O.Y., Klimenko N.S., Evdokimova Z.Z., Kostina L.I., Gavrilenko T.A. Finding RB/Rpi-blb1/Rpi-sto1-like sequences in conventionally bred potato varieties. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(6):693-702. DOI: 10.18699/VJ18.412

4. Антонова О.Ю., Швачко Н.А., Костина Л.И., Малышев Л.Л., Гавриленко Т.А. Генетическая дифференциация сортов картофеля с использованием SSR маркеров. Аграрная Россия. 2004;6:19-24.

5. Антонова О.Ю., Швачко Н.А., Новикова Л.Ю., Шувалов О.Ю., Костина Л.И., Клименко Н.С., Шувалова А.Р., Гавриленко Т.А. Генетическое разнообразие сортов картофеля российской селекции и стран ближнего зарубежья по данным полиморфизма SSR-локусов и маркеров R-генов устойчивости. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(5):596-606). DOI: 10.18699/VJ16.181

6. Asano K., Kobayashi A., Tsuda S., Nishinaka M., Tamiya S. DNA marker-assisted evaluation of potato genotypes for potential resistance to potato cyst nematode pathotypes not yet invading into Japan. Breeding Science. 2012;62(2):142-150. DOI: 10.1270/jsbbs.62.142

7. Ballvora A., Ercolano M.R., Weiss J., Meksem K., Bormann C.A., Oberhagemann P., Salamini F., Gebhardt C. The R1 gene for potato resistance to late blight (Phytophthora infestans) belongs to the leucine zipper/NBS/LRR class of plant resistance genes. The Plant Journal. 2002;30(3):361-371. DOI: 10.1046/j.1365-313X.2001.01292.x

8. Бекетова М.П., Хавкин Э.Е. Ген R1 устойчивости к фитофторозу у восприимчивых и устойчивых сортов картофеля. Сельскохозяйственная биология. 2006;3:109-114

9. Белозор Н.И. Гербаризация культурных растений: (методические указания). Ленинград: ВИР; 1989

10. Бирюкова В.А., Шмыгля И.В., Абросимова С.Б., Запекина Т.И., Мелешин А.А., Митюшкин А.В., Мананков В.В. Поиск источников генов устойчивости к патогенам среди образцов селекционно-генетических коллекций ВНИИКХ с использованием молекулярных маркеров. Защита картофеля. 2015;1:3-7

11. Brickell C.D., Alexander C., Cubey J.J., David J.C., Hoffman M.H.A., Leslie A.C., Malécot V., Xiaobai J. (eds). International code of nomenclature for cultivated plants. Ed. 9. Scripta Horticulturae. 2016;18:I-XVII+1-190.

12. Букасов С.М., Камераз А.Я., Лехнович В.С., Корнейчук В.А., Костина Л.И. Широкий унифицированный классификатор СЭВ и международный классификатор СЭВ видов картофеля секции Tuberarium (Dun.) Buk. рода Solanum L. Ленинград: ВИР; 1977

13. Евдокимова З.З. Создание высокопродуктивных скороспелых сортов картофеля нового поколения, устойчивых к фитофторозу и стрессовым факторам среды. В кн.: Материалы научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной индустрии производства картофеля». Чебоксары; 2010. С.49-53

14. Евдокимова З.З., Калашник М.В. Потенциал сложных межвидовых гибридов картофеля по устойчивости к болезням и другим хозяйственно-ценным признакам. Труды КубГАУ. 2016;3(60):73-76

15. Евдокимова З.З., Калашник М.В. Использование генетических резервов сложных межвидовых гибридов в селекции картофеля. Картофелеводство: сборник научных трудов. 2013;21:161-168

16. Feingold S., Lloyd J., Norero N., Bonierbale M., Lorenzen J. Mapping and characterization of new EST-derived microsatellites for potato (Solanum tuberosum L.). Theoretical and Applied Genetics. 2005;111:456-466. DOI: 10.1007/s00122-005-2028-2

17. Гаджиев Н.М., Лебедева В.А. Происхождение некоторых белогорских сортов картофеля. Картофель и овощи. 2010;8:21

18. Gavrilenko T., Antonova O., Shuvalova A., Krylova E., Alpatyeva N., Spooner D.M., Novikova L. Genetic diversity and origin of cultivated potatoes based on plastid microsatellite polymorphism. Genetic Resources and Crop Evolution. 2013;60(7):1997-2015. DOI: 10.1007/s10722-013-9968-1

19. Гавриленко Т.А., Афанасенко О.С., Антонова О.Ю., Рогозина Е.В., Хютти А.В., Шувалов О.Ю., Исламшина А.Р., Чалая Н.А. Разработка технологии оценки генетического разнообразия культурных и диких видов картофеля по устойчивости к вирусным заболеваниям и к раку на основе современных молекулярно-генетических и фитопатологических методов. В кн.: Материалы конференции «Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России». Сергиев Посад; 2009. С.94-100. URL: http://vir.nw.ru/biot/pdf/conf-text.pdf [дата обращения 01.11.2019]

20. Гавриленко Т.А., Клименко Н.С., Антонова О.Ю., Лебедева В.А., Евдокимова З.З., Гаджиев Н.М., Апаликова О.В., Алпатьева Н.В., Костина Л.И., Зотеева Н.М., Мамадбокирова Ф.Т., Егорова К.В. Молекулярный скрининг сортов и гибридов картофеля северо-западной зоны Российской Федерации. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(1):35-45 DOI: 10.18699/VJ18.329

21. Ghislain M., Nunez J., Herera M. del R., Pignataro J., Guzman F., Bonierbale M., Spooner D.M. Robust and highly informative microsatellite-based genetic identity kit for potato. Molecular Breeding. 2009;23:377-388. DOI: 10.1007/s11032-008-9240-0

22. Ghislain M., Spooner D.M., Rodríguez F., Villamón F., Núñez J., Vásquez C., Waugh R., Bonierbale M. Selection of highly informative and user-friendly microsatellites (SSRs) for genotyping of cultivated potato. Theoretical and Applied Genetics. 2004;108(5):881-890. DOI 10.1007/s00122-003-1494-7

23. Hawkes J.G. The potato: Evolution, biodiversity and genetic resources. London: Belhaven Press; 1990.

24. Hosaka K., Sanetomo R. Development of a rapid identification method for potato cytoplasm and its use for evaluating Japanese collections. Theoretical and Applied Genetics. 2012;125(6):1237-1251. DOI: 10.1007/s00122-012-1909-4

25. Huaman Z., Williams J.T., Salhuana W., Vincent L. Descriptors for the cultivated potato and for the maintenance and distribution of germplasm collections. Rome, Italy: International Board for plant genetic resources; 1977.

26. Kasai K., Morikawa Y., Sorri V.A., Valkonen J.P.T., Gebhardt C., Watanabe K.N. Development of SCAR markers to the PVY resistance gene Ryadg based on a common feature of plant disease resistance genes. Genome. 2000;43(1):1-8. DOI: 10.1139/g99-092

27. Kawchuk L.M., Lynch D.R., Thomas J., Penner B., Sillito D., Kulcsar F. Characterization of Solanum tuberosum simple sequence repeats and application to potato cultivar identification. The American Journal of Potato Research. 1996;73(8):325-335. DOI: 10.1007/BF02849164

28. Клименко Н.С., Антонова О.Ю., Костина Л.И., Мамадбокирова Ф.Т., Гавриленко Т.А. Маркеропосредованная селекция отечественных сортов картофеля с маркерами генов устойчивости к золотистой картофельной нематоде (патотип Ro1). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017;178(4):66-75). DOI: 10.30901/2227-8834-2017-4-66-75

29. Костина Л.И., Косарева О.С. Генеалогия отечественных сортов картофеля. СанктПетербург: ВИР; 2017

30. Лебедева В.А., Гаджиев Н.М. Экспериментальная полиплоидия и инцухт в селекции картофеля на высокую продуктивность и качество клубней. Защита картофеля. 2014;1:16-17

31. Лебедева Н.А. Полиплоиды диких видов картофеля и гибриды с полиплоидами в многолетней посадке. Ботанический журнал. 1961;6:14-15

32. Лебедева H.A. Получение и использование полиплоидов в селекции картофеля. В кн.: Второе совещание по полиплоидии. Ленинград; 1963. С.28-29

33. Лебедева В.А. Создание и использование исходного материала в селекции картофеля на основе межвидовой гибридизации: дис. … доктора биологических наук. Немчиновка: Московский НИИСХ «Немчиновка»; 2014

34. Лебедева В.А. Селекция картофеля на основе межвидовой гибридизации: обобщение 60-летнего опыта научной работы. Санкт-Петербург: Реноме; 2010

35. Лебедева В.А., Гаджиев Н.М. Создание ультраранних гибридов картофеля с использованием диких видов. Картофель и овощи. 2011;7:21

36. Левый А.В., Воронкова Е.В., Полюхович Ю.В., Ермишин А.П. ДНКмаркеры генов устойчивости к фитофторозу и к Y-вирусу у образцов дикого аллотетраплоидного вида картофеля Solanum stoloniferum. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. 2017;2:46-54

37. Маханько О.В., Силиверстова А.И., Дробот Н.И., Щурко К.А., Яковлева Г.А. Детекция генов устойчивости к цистообразующим нематодам в сортообразцах картофеля с помощью SCAR-маркеров. Защита картофеля. 2014;1:17-18

38. Milbourne D., Meyer R.C., Collins A.J., Ramsay L.D., Gebhardt C., Waugh R. Isolation, characterisation and mapping of simple sequence repeat loci in potato. Molecular and General Genetics. 1998;259:233-245. DOI: 10.1007/s004380050809

39. Mori K., Sakamoto Y., Mukojima N., Tamiya S., Naka T., Ishii T., Hosaka K. Development of a multiplex PCR method for simultaneous detection of diagnostic DNA markers of five disease and pest resistance genes in potato. Euphytica. 2011;180(3):347-355. DOI: 10.1007/s10681-011-0381-6

40. Mori K., Mukojima N., Nakao T., Tamiya S., Sakamoto Y., Sohbaru N., Hayashi K., Watanuki H., Nara K., Yamazaki K., Ishii T., Hosaka K. Germplasm Release: Saikai 35, a Male and Female Fertile Breeding Line Carrying Solanum Phureja-Derived Cytoplasm and Potato Cyst Nematode Resistance (H1) and Potato Virus Y Resistance (Rychc) Genes. American Journal of Potato Research. 2012;89:63-72. DOI: 10.1007/s12230-011-9221-4

41. Осипова Е.А. Селекция высокоурожайных фитофтороустойчивых сортов картофеля для Нечерноземья. Бюллетень ВИР. 1980;105:41-45

42. Ryzhova N.N., Martirosyan E.V., Kochieva E.Z. Analysis of Microsatellite Locus Polymorphism in Potato (Solanum tuberosum) Cultivars of Russian Breeding. Russian Journal of Genetics. 2010;46(4):425–430. DOI: 10.1134/S102279541004006X

43. Schultz L., Cogan N., McLean K., Dale M., Bryan G., Forster J., Slater A. Evaluation and implementation of a potential diagnostic molecular marker for H1-conferred potato cyst nematode resistance in potato (Solanum tuberosum L.). Plant Breeding. 2012;131(2):315-321. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2012.01949.x

44. Швачко Н.А. Генетическое разнообразие селекционных сортов картофеля коллекции ВИР, выявленное SSR анализом: дис. … кандидата биологических наук. Санкт-Петербург: ВИР; 2012

45. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Еланский С.Н. Сорта картофеля, возделываемые в России. Москва: Картофелевод; 2007

46. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Еланский С.Н. Сорта картофеля, возделываемые в России. Москва: Картофелевод; 2008

47. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Еланский С.Н., Зейрук В.Н., Кузнецова М.А., Мальцев С.В., Пшеченков К.А., Склярова Н.П., Спиглазова С.Ю., Яшина И.М. Сорта картофеля, возделываемые в России. Москва: Агроспас; 2010

48. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Склярова Н.П., Яшина И.М., Еланский С.Н. Сорта картофеля, возделываемые в России. Москва: Агроспас; 2009

49. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Склярова Н.П., Яшина И.М., Еланский С.Н. Сорта картофеля, возделываемые в России. Москва: НП «Русский университет современного дополнительного образования молодежи»; 2005

50. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Жевора С.В., Митюшкин А.В., Мелешин А.А., Апшев Х.Х., Журавлев А.А., Митюшкин А.В., Жарова В.А., Салюков С.С., Овечкин С.В., Гайзатулин А.С., Шанина Е.П., Клюкина Е.М., Сташевски З., Замалиева Ф.Ф., Красников С.Н., Рогачев Н.И., Дергачева Н.В., Черемисин А.И., Евдокимова З.З., Шелабина Т.А., Новоселов А.В., Волик Н.М., Долов М.С., Абазов А.Х., Сергеева З.Ф., Синцова Н.Ф., Гаджиев Н.М., Лебедева В.А., Серегина Н.И., Дубинин С.В. Сорта картофеля российской селекции / под общей редакцией Е.А. Симакова. Москва: ФГБНУ ВНИИКХ; 2018

51. Song Y.-S., Schwarzfischer A. Development of STS Markers for Selection of Extreme Resistance (Rysto) to PVY and Maternal Pedigree Analysis of Extremely Resistant Cultivars. American Journal of Potato Research. 2008;85(2):159-170. DOI: 10.1007/s12230-008-9012-8

52. Государственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений. Методика проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность: Картофель (Solanum tuberosum L.). RTG/0023/2(от 26.12.2005). URL: https://gossortrf.ru/metodiki-ispytaniy-na-oos/ [дата обращения: 09.11.2020]).

53. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. 2020). URL: https://gossortrf.ru/gosreestr/ [дата обращения: 09.11.2020]).

54. Takeuchi T., Sasaki J., Suzuki T., Horita H., Iketani S. High-resolution maps and DNA markers of the Potato virus Y resistance gene Rychc and the potato cyst nematode resistance gene H1. Breeding Research. 2008;10:148.

55. Takeuchi, T., Sasaki J., Suzuki T., Horita H., Hiura S., Iketani S., Fujita R., Senda K. DNA markers for efficient selection of disease and pests resistance genes in potato [in Japanese]. Hokkaido Nogyo-Shiken-Kaigi-Shiryo 2008. 2009;1–26.

56. Wang M., Allefs A., van den Berg R.G., Vleeshouwers V.G.A.A., van der Vossen E., Vosman B. Allele mining in Solanum: conserved homologues of Rpi-blb1 are identified in Solanum stoloniferum. Theoretical and Applied Genetics. 2008;116(7):933-943. DOI: 10.1007/s00122- 008-0725-3

57. Zhu S., Li Y., Vossen J.H., Visser R.G.F., Jacobsen E. Functional stacking of three resistance genes against Phytophthora infestans in potato. Transgenic Research. 2012;21(1):89-99. DOI: 10.1007/s11248-011- 9510-1