Номенклатурные стандарты, ваучерные образцы и генетические паспорта сортов картофеля, выведенных в селекционных центрах Сибири и Урала

В статье представлены пути дальнейшего развития методологических подходов к оформлению номенклатурных стандартов отечественных сортов и их генетической паспортизации, разрабатываемые во Всероссийском институте генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) совместно с сотрудниками различных селекционных центров. Растительный материал сортов, созданных в Сибирском научно-исследовательском институте растениеводства и селекции, был отобран на опытном поле этого института автором – А.Д. Cафоновой, и передан в Гербарий ВИР для оформления номенклатурных стандартов. Побеги и клубни сортов, выведенных в других сибирских селекцентрах в соавторстве с Всероссийским научно-исследовательским институтом картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха (ВНИИКХ), были собраны представителем ВНИИКХ на опытном поле этого института и переданы в Гербарий ВИР. В результате совместных исследований были созданы номенклатурные стандарты 11 сортов картофеля (‘Антонина’, ‘Златка’, ‘Лина’, ‘Любава’, ‘Накра’, ‘Памяти Рогачева’, ‘Саровский’, ‘Сафо’, ‘Солнечный’, ‘Тулеевский’, ‘Юна’), выведенных в пяти сибирских селекционных институтах, в том числе в соавторстве с ВНИИКХ. Препараты ДНК, выделенной из образцов растений номенклатурных стандартов, были использованы в разработке генетических паспортов этих 11 сортов. В генетические паспорта включена информация об аллельном составе восьми хромосомспецифичных микросателлитных локусов и о маркерах 11 R-генов устойчивости к вредным организмам, а также данные о типах цитоплазм сортов. В гербарной коллекции ВИР были зарегистрированы ваучерные образцы еще трех сибирских сортов (‘Кемеровчанин’, ‘Кузнечанка’, ‘Танай’) и пяти уральских сортов (‘Аляска’, ‘Браво’, ‘Ирбитский’, ‘Люкс’, ‘Терра’) из Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Для этих восьми сортов генетический паспорт оформлен не был, но результаты SSR-генотипирования и молекулярного скрининга ваучерных образцов, выполненные с таким же набором маркеров, представлены в данной работе. Аналогичный набор ДНК маркеров был использован для генотипирования образцов сортов из in vitro и полевых коллекций различных институтов, а также из разных выборок эколого-географических испытаний, проведенных по комплексному плану научных исследований подпрограммы «Развитие селекции и семеноводства картофеля в Российской Федерации». Сопоставление данных генетических паспортов сортов с результатами генотипирования одноименных образцов, полученных из разных источников, позволило провести их верификацию.

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. 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., 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

5. 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

6. 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

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

8. Бирюкова В.А., Журавлев А.А., Абросимова С.Б., Костина Л.И., Хромова Л.М., Шмыгля И.В., Морозова Н.Н., Кирсанова С.Н. Использование молекулярных маркеров генов H1 и Gro1 устойчивости Globodera rostochiensis. Доклады РАСХН. 2008;6:3-6.

9. 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.

10. Дорожкин Б.Н., Дергачева Н.В. Селекция картофеля в СибНИИСХ: проблемы, методы, результаты. Вестник ВОГиС. 2005;9(3):390-392.

11. Дорожкин Б.Н., Дергачева Н.В., Аношкина Л.С., Сафонова А.Д., Красников С.Н. Перспективные модели сортов картофеля для Западной Сибири и генетические источники их реализации. Достижение науки и техники АПК. 2007;7:11-15.

12. 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

13. 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.

14. Фомина Н.А., Антонова О.Ю., Чухина И.Г., Гимаева Е.А., Сташевски З., Гавриленко Т.А. Номенклатурные стандарты и генетические паспорта сортов картофеля селекции Татарского НИИСХ «Казанский научный центр РАН». Биотехнология и селекция растений. 2020;3(3):55-67. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-3-o4

15. 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

16. 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

17. Гавриленко Т.А., Чухина И.Г. Номенклатурные стандарты современных российских сортов картофеля, хранящиеся в гербарии ВИР (WIR): новые подходы к регистрации сортового генофонда в генбанках. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(3):6-17. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-3-o2

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. Хютти А.В., Антонова О.Ю., Мироненко Н.В., Гавриленко Т.А., Афанасенко О.С. Устойчивость картофеля к карантинным болезням. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017;21(1):51-61. DOI: 10.18699/VJ17.223.

23. 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

24. 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

25. Клименко Н.С., Гавриленко Т.А., Чухина И.Г., Гаджиев Н.М., Евдокимова З.З., Лебедева В.А. Номенклатурные стандарты и генетические паспорта сортов картофеля селекции Ленинградского НИИСХ «Белогорка». Биотехнология и селекция растений. 2020;3(3):18-54. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-3-o3

26. Колобова О.С., Малюченко О.П., Шалаева Т.В., Шанина Е.П., Шилов И.А., Алексеев Я.И., Велишаева Н.С. Генетическая паспортизация картофеля на основе мультиплексного анализа 10 микросателлитных маркеров. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017;21(1):124-127. DOI: 10.18699/VJ17.230

27. Красников C.Н., Мурзин А.И. Селекция картофеля в условиях Нарыма. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2014;(6):26-30.

28. Красников С.Н., Мурзин А.И., Мананков В.В., Братчик О.В. Основные направления селекции картофеля в Томской области. Достижения науки и техники АПК. 2016;30(10):41-43.

29. 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

30. Мироненко Н.В., Гавриленко Т.А., Хютти А.В., Афанасенко О.С. Потенциально опасные для отечественного картофелеводства карантинные виды и патотипы нематод: изменчивость популяций и генетика устойчивости картофеля. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020;24(7):705-721. DOI: 10.18699/VJ20.665

31. Пакуль В.Н., Лапшинов Н.А., Гантимурова А.Н., Куликова В.И. Источники ценных признаков картофеля (Solanum L.) по пластичности и стабильности в условиях северной лесостепи западной Сибири. Сельскохозяйственная биология. 2019;54(5):978-989. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.978rus

32. Сорта картофеля, включенные в эколого-географическое испытание 2017-2018 годов. Новосибирск: Издательство СО РАН; 2018

33. Сафонова А.Д., Полухин Н.И., Артёмова Г.В. Направления и результаты селекционных исследований по картофелю в лесостепи Приобья. Достижения науки и техники АПК. 2016;30(10):32-34.

34. 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

35. Шанина Е.П., Клюкина Е.М. Основные направления селекции картофеля на Среднем Урале. В: Научное обеспечение картофелеводства Сибири и Дальнего Востока: состояние, проблемы и перспективные направления. Материалы международной научно-практической конференции. Кемерово: Кузбассвузиздат; 2006. С.251-255.

36. Шанина Е.П., Клюкина Е.М. Картофель на Урале. Екатеринбург; 2018.

37. Шанина Е.П., Клюкина Е.М., Кокшаров В.П. Развитие селекции картофеля на Среднем Урале. В кн.: Колотов А.П., Павленкова Т.В. Стратегия развития кормопроизводства в условиях глобального изменения климатических условий и использования достижений отечественной селекции: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию Уральского НИИСХ Растениеводство. Екатеринбург: АМБ; 2011. С.158-162.

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

39. Симаков Е.A., Яковлева B.A., Абросимова С.Б., Дьяченко A.A., Бирюкова В.A. Как оценивать устойчивость картофеля к Globodera rostochiensis? Российскую шкалу пора привести в соответствие с европейской. Защита растений. 2009;1:28-29.

40. Симаков Е.А., Анисимов Б.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., Дергачева Н.В., Черемисин А.И., 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 / общ. ред. Е.А. Симаков. Москва: ВНИИКХ; 2018.

41. 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

42. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. 2020. URL: https://reestr.gossortrf.ru/ [дата обращения: 20.07.2020].

43. 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.

44. 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

45. 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

46. 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