Номенклатурные стандарты и генетические паспорта сортов картофеля селекции Татарского НИИСХ «Казанский научный центр РАН»

Выведение сортов картофеля, адаптированных к климатическим условиям Среднего Поволжья и устойчивых к различным вредным организмам, является актуальной задачей для селекционеров Республики Татарстан. В данной статье на примере сортов картофеля, выведенных в Татарском НИИ сельского хозяйства «Казанский научный центр РАН», представлены результаты реализации и развития методических подходов к созданию номенклатурных стандартов и их молекулярно-генетической паспортизации, которые разрабатываются во Всероссийском институте генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР). По инициативе сотрудников ВИР совместно с авторами сортов – Е.А. Гимаевой и З. Сташевски – проведены работы по сбору растительного материала и оформлению номенклатурных стандартов сортов картофеля, выведенных в Татарстане. При оформлении номенклатурных стандартов руководствовались положениями Международного кодекса номенклатуры культурных растений. Зарегистрированные в Базе Данных «Гербарий ВИР» номенклатурные стандарты четырех сортов картофеля ‘Зумба’, ‘Кортни’, ‘Регги’, ‘Самба’ переданы в типовой фонд гербария ВИР. Оформлены ваучерные образцы сорта ‘Танго’ и предсорта ‘Сальса’, находящегося в Госсортоиспытании. С использованием ДНК, выделенной из растительного материала, переданного авторами сортов в гербарную коллекцию ВИР, разработаны генетические паспорта этих сортов. В генетические паспорта включена информация о полиморфизме восьми хромосомспецифичных микросателлитов, данные о наличии/отсутствии диагностических фрагментов 15 маркеров 11 R-генов, вовлеченных в контроль устойчивости к различным вредным организмам, и информация о типах цитоплазм этих сортов. Сопоставление данных генетических паспортов растений номенклатурных стандартов и гербарных ваучеров с результатами генотипирования 22 образцов татарстанских сортов, полученных из разных источников (из выборок эколого-географических испытаний 2016-2019 годов, проведенных по Комплексному Плану Научных Исследований подпрограммы «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации», а также из in vitro коллекции ВИР), позволило провести оценку подлинности и однородности изученного материала.

1. Ahmadvand R., Wolf I., Gorji A.M., Polgár 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. 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

3. 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

4. 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

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

6. 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.

7. 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

8. Flis B., Hennig J., Strzelczyk-Zyta D., Gebhardt C., Marczewski W. The Ry-fsto gene from Solanum stoloniferum for extreme resistant to Potato virus Y maps to potato chromosome XII and is diagnosed by PCR marker GP122718 in PVY resistant potato cultivars. Molecular Breeding. 2005;15:95-101.

9. 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: 24.09.2020].

10. 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

11. Gavrilenko Т.А., Klimenko N.S., Alpatieva N.V., Kostina L.I., Lebedeva V.A., Evdokimova Z.Z., Apalikova O.V., Novikova L.Y., Antonova O.Yu. Cytoplasmic genetic diversity of potato varieties bred in Russia and FSU countries. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(6):753-764. DOI: 10.18699/VJ19.534

12. 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

13. 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

14. 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

15. Huang S., van der Vossen E.A.G., Kuang H., Vleeshouwers V. G.A.A., Zhang N., Borm T.J.A., van Eck H.J., Baker B., Jacobsen E., Visser R.G.F. Comparative genomics enabled the isolation of the R3a late blight resistance gene in potato. The Plant Journal. 2005;42(2):251-261. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2005.02365.x

16. Ильин С.А., Благовещенский Н.И. Картофель в Татарии. Казань: Татарское кн. изд- во; 1970

17. 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

18. Клименко Н.С., Антонова О.Ю., Костина Л.И., Мамадбокирова Ф.Т., Гавриленко Т.А. Маркер-опосредованная 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

19. Клименко Н.С, Антонова О.Ю., Желтова В.В., Фомина Н.А., Костина Л.И., Мамадбокирова Ф.Т., Гавриленко Т.А. Скрининг сортов картофеля (Solanum tuberosum L.) Российской селекции с помощью маркеров R-генов устойчивости к Y-вирусу картофеля. Сельскохозяйственная биология. 2019;54(5):958-969 DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.958rus

20. Кузьминова О.А., Вологин С.Г., Сташевски З., Гимаева Е.А. Маркёр-вспомогательная селекция картофеля на устойчивость к вирусу Y, Globodera rostochiensis Woll. и Synchytrium endobioticum (Schilb.) Percival. Защита картофеля. 2014а;(1):14-15

21. Кузьминова О.А., Сташевски З., Вологин С.Г., Гимаева Е.А. Поиск источников хозяйственно-ценных признаков картофеля при помощи молекулярно-генетического анализа. В кн.: Современная индустрия картофеля: состояние и перспективы развития: материалы VI межрегиональной научно-практической конференции. Чебоксары; 2014b. С.50-55.

22. 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

23. 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

24. 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

25. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. 2020 URL: https://reestr.gossortrf.ru/ [дата обращения: 24.09.2020].

26. Сташевски З., Гимаева Е.А., Вологин С.Г., Салихова З.З., Гизатуллина А.Т., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева Р.Р., Замалиева Ф.Ф. Новые стрессоустойчивые сорта картофеля. В кн.: Сорта и технологии возделывания картофеля в современных условиях: материалы XIX инновационного совета НИУ Урала, Западной Сибири, Поволжья и Северного Казахстана по картофелеводству. 2013. С.88-93

27. Сташевски З., Кузьминова О.А., Вологин С.Г., Гизатуллина А.Т., Гимаева Е.А., Сафиуллина Г.Ф., Киру С.Д., Шабанов А.Э., Сафонова А.Д., Полухин Н.И., Журавлева Е.В. Первые результаты эколого-географического испытания новых российских сортов картофеля. Земледелие. 2019;6:43-48 DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10610

28. 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.

29. 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

30. Valkonen J., Wiegmann K., Hämäläinen J., Marczewaski W., Watanabe K. Evidence for utility of the same PCR-base markers for selection of extreme resistance to potato virus Y controlled by Rysto of Solanum stoloniferum derived from different sources. Annals of Applied Biology. 2008;152:121-130. DOI: 10.1111/j.1744-7348.2007.00194.x

31. Замалиева Ф.Ф. Борьба с вирусными болезнями картофеля. Защита и карантин растений. 2013;3:17-21

32. 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