Селекция декоративных растений в России

Селекция декоративных растений как отрасль растениеводства является неотъемлемой составляющей комплекса мер, направленных на получение широкого ассортимента различных растений с высокими декоративными характеристиками. Основная задача данного направления заключается в создании растений, привлекательных для потребителя, и коммерческом плане характеризующихся ценными биологическими признаками – адаптивностью, устойчивостью к болезным, вредителям, морозостойкостью и другими. Большинство сортов декоративных растений были получены с помощью традиционных методов селекции, таких, как отбор, отдаленная гибридизация, клоновая селекция, индуцированный мутагенез под воздействием радиации или химических веществ. Однако применение традиционных инструментов селекции ограничено потенциалом внутривидовой изменчивости. Разработка современных биотехнологических и генетических подходов к созданию новых сортов позволило изменять генотип растений на качественно новом уровне. В данном обзоре освещены направления и методология современной селекции декоративных растений в России, способы мобилизации генетических ресурсов основных декоративных культур, таких, как роза, клематис, канна, хризантема, пеларгония, ирис, лилейник, тюльпан, сирень, рододендрон. Приведены примеры селекционной работы с декоративными растениями в ведущих профильных научных учреждениях, таких, как Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия имени им. К.А. Тимирязева, Федеральный научный центр им. И.В. Мичурина, Никитский ботанический сад – Национальный научный центр РАН, Субтропический научный центр РАН, Ботанический сад Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Всероссийский НИИ табака, махорки и табачных изделий. Также кратко отражены мировой и российский рынки цветочной декоративной продукции, проблематика и способ решения вопроса качественного импортозамещения, перспективы развития цветоводства в России в обозримом будущем.

1. Арутюнова Е.С., Мохно В.С. Методические рекомендации по выращиванию растений фрезии на основе изолированных семяпочек in vitro. Сочи; 2009.

2. Azadi P., Chin D.P., Kuroda K., Khan R.S., Mii M. Macroelements in inoculation and co-cultivation medium strongly affect the efficiency of Agrobacterium-mediated transformation in Lilium. Plant Cell Tissue, and Organ Culture. 2010;101:201-209. DOI: 10.1007/s11240-010-9677-9

3. Баранова Е.Г. Селекция декоративных форм табака и петунии. В кн.: Общие вопросы мировой науки: сборник научных трудов по материалам V Международной научной конференции; 31 июля 2018; НИЦ "LJournal"; 2018. С.35-39. DOI: 10.18411/gq-31-03-2018-09

4. Boase M., Davies K. Modification of flower colour and plant form in selected ornamentals by molecular breeding. In: J.A. Teixeira da Silva (ed.). Floriculture, ornamental and plant biotechnology: Advances and Topical Issues. Vol. 1. 1nd ed. Global Science Books, Ltd; 2006. p.504-511. Available from: http://www.globalsciencebooks.info/Books/images/FOPBVolume1Outline.pdf [accessed Nov. 29, 2021].

5. Болгов В.И. Итоги селекции гиппеаструма гибридного. Субтропическое и декоративное садоводство. 2004;39(1):133-139.

6. Botelho F.B.S., Rodrigues C.S., Bruzi A.T. Ornamental Plant Breeding. Ornamental Horticulture. 2015;21(1):9-16. DOI: 10.14295/rbho.v21i1.770

7. Brand H. Ornamental plant transformation. Journal of crop improvement. 2006;17:27-50. DOI: 10.1300/J411v17n01_02

8. Братухина Е.В., Мохно В.С. Использование в селекции тюльпанов диких видов и их гибридов. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2015;6:54-55.

9. Братухина Е.В. Лепилов С.М. Фрезия: история культуры, подходы к созданию современных сортов. В кн.: Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: труды IV Международного симпозиума. Т. 2; Москва, 20-24 июня 2001 г.; Москва; 2001. С.47-49.

10. Brugliera F., Tao G.Q., Tems U., Kalc G., Mouradova E., Price K., Stevenson K., Nakamura N., Stacey I., Katsumoto Y. Violet/Blue chrysanthemums-metabolic engineering of the anthocyanin biosynthetic pathway results in novel petal colors. Plant and Cell Physiology. 2013;54(10):1696-1710. DOI: 10.1093/pcp/pct110

11. Chandler S.F., Sanchez C. Genetic modification; the development of transgenic ornamental plant varieties. Plant Biotechnology Journal. 2012;10:891-903. DOI: 10.1111/j.1467-7652.2012.00693.x

12. Долганова З.В. Виды подрода Limniris рода Iris в селекции на повышение генеративной продуктивности сортов. Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: сборник научных статей по материалам XV международной научно-практической конференции; Барнаул, 23-26 мая 2016 г.; Барнаул: Изд-во Алтайского государственного университета; 2016. С.173-183.

13. Евсюкова Т.В., Козина В.В., Слепченко Н.А. Декоративные травянистые виды природной флоры Северо-Западного Кавказа. Сочи; 2009).

14. Рынок производства цветов в России 2015-2021. ООО «ГК Интерагро»: [сайт]. URL : https://interagro.info/news/smi-o-nas/rynok-proizvodstva-tsvetov-2015-2021/ [дата обращения: 30.11.2021].

15. Цветы (рынок России и мира). TAdviser: [сайт]. URL : https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Цветы_(рынок_России_и_мира) [дата обращения: 30.11.2021].

16. Furuta H., Shinoyama H., Nomura Y., Maeda M., Makara K. Production of intergeneric somatic hybrids of chrysanthemum (Dendranthema × grandiflorum (Ramat.) Kitamura) and wormwood (Artemisia sieversiana J.F. Ehrh. ex. Willd) with rust (Puccinia horiana Henning) resistance by electrofusion of protoplasts. Plant science. 2004;166:695-702. DOI: 10.1016/j.plantsci.2003.11.007

17. Гутиева Н.М. Признаковая коллекция рода Pelargonium. Плодоводство и ягодоводство России. 2018;54:31-34. DOI: 10.31676/2073-4948-2018-54-31-34

18. Гутиева Н.М. Новые сорта Pelargonium сrispum селекции ВНИИЦИСК. Субтропическое и декоративное садоводство. 2019;69:97-105. DOI: 10.31360/2225-3068-2019-69-97-105

19. Гутиева Н.М. Особенности наследования декоративных признаков Pelargonium grandiflorum. Субтропическое и декоративное садоводство. 2020;75:49-55. DOI: 10.31360/2225-3068-2020-75-49-55

20. Hsu H.-T. Engineering resistance and disease management in ornamental crops. In: Ecological and Environmental Biosafety of Transgenic Plants: Proceedings of International Symposium; 2006 December 7-8; Taiwan, Taichung City: Taiwan Agricultural Research Institute Council of Agriculture; 2006. p.39-60.

21. Исачкин А.В., Соловьев А.А., Ханбабаева О.Е., Богданова В.Д., Заренкова Е.Г. Изучение влияния обработок водным раствором колхицина на изменение признаков у двух садовых групп львиного зева (Antirrhinum majus L.). Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2014;4:5-17.

22. Касперавичус А.А., Слепченко Н.А. Анализ мировых новинок луковичных культур по данным королевской генеральной ассоциации производителей луковичных растений. Субтропическое и декоративное садоводство. 2018;64:9-18. DOI: 10.31360/2225-3068-2018-64-9-18

23. Katsumoto Y., Fukuchi-Mizutani M., Fukui Y., Brugliera F., Holton T.A., Karan M., Nakamura N., Yonekura-Sakakibara K., Togami J., Pigeaire A., Tao G.-Q., Nehra N.S., Lu C.-Y., Dyson B.K., Tsuda S., Ashikari T., Kusumi T., Mason J.G., Tanaka Y. Engineering of the rose flavonoid biosynthetic pathway successfully generated blue-hued flowers accumulating delphinidin. Plant and Cell Physiology. 2007;48(11):1589-1600. DOI: 10.1093/pcp/pcm131

24. Хлесткина Е.К., Шумный В.К. Перспективы использования прорывных технологий в селекции: система CRISPR/Cas9 для редактирования генома растений. Генетика. 2016;52(7):774-787. DOI: 10.7868/S0016675816070055

25. Kim Y.-S., Lim S., Yoda H., Choi C.-S., Choi Y.-E., Sano H. Simultaneous activation of salicylate production and fungal resistance in transgenic Chrysanthemum producing caffeine. Plant Signaling and Behavior. 2011;6:409-412. DOI: 10.4161/psb.6.3.14353

26. Киреева М.Ф. Лилии. Москва; 1984.

27. Kiyokawa S., Kikuchi Y., Kamada H., Harada H. Genetic transformation of Begonia tuberhybrida by Ri rol genes. Plant Cell Reports. 1996;15(8):606-609. DOI: 10.1007/BF00232462

28. Клименко З.К., Зыкова В.К., Александрова Л.М., Улановская И.В., Зубкова Н.В., Смыкова Н.В., Плугатарь С.А., Андрюшенкова З.П., Кравченко И.Н. Селекция цветочно-декоративных растений в Никитском ботаническом саду. Сборник научных трудов ГНБС. 2017;145:26-33. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_30162313_93433968.pdf [дата обращения: 30.11.2021].

29. Коломиец Т.М., Мохно В.С. Методические рекомендации по выращиванию гибридных растений тюльпанов в культуре зародышей in vitro. Сочи: Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур; 2000.

30. Коломиец Т.М., Овчинникова В.Н., Гулевич А.А., Самарина Л.С., Куренина Л.В. Биотехнологические приемы повышения регенерационной способности герберы in vitro для создания трансгенных растений. Декоративное садоводство России. 2009;42(1):192-197.

31. Коломиец Т.М., Соколов Р.Н., Маляровская В.И. Микроразмножение синеголовника приморского (Eryngium maritimum L.) в культуре in vitro. Субтропическое и декоративное садоводство. 2014;50:196-204.

32. Козина С.В. Перспективные гибридные формы анемоны корончатой. Политематический сетевой электронный научный журнал кубанского государственного аграрного университета. 2020;155:138-146. DOI: 10.21515/1990-4665-155-010

33. Кузьмина Ю.В. Методы редактирования генома для увеличения лёжкости плодов томата. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(1):31-39. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-1-o6

34. Лепилов С.М. Методические указания по использованию косвенных диагностических признаков в оценке уровня плоидности гемерокаллиса гибридного. Субтропическое и декоративное садоводство. 2012;47:211-227.

35. Леунов В.И., Ханбабаева О.Е. Особенности селекционной работы с однолетними цветочными культурами на примере Пенстемона Хартвейга. Тенденции развития науки и образования. 2021;73(1):114-117. DOI: 10.18411/lj-05-2021-30

36. Маляровская В.И., Самарина Л.С., Конинская Н.Г. Создание и поддержание коллекции хризантемы в культуре in vitro. Плодоводство и ягодоводство России. 2018;54:97-105. DOI: 10.31676/2073-4948-2018-54-97-105

37. Медведева Н.И., Бунцевич Л.Л., Мохно В.C. Использование методов in vitro в селекции плодовых и цветочно-декоративных культур. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2012;15:1-11.

38. Mekapogu M., Jung J.-A., Kwon O.-K., Ahn M.-S., Song H.-Y., Jang S. Recent progress in enhancing fungal disease resistance in ornamental plants. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(15):7956. DOI: 10.3390/ijms22157956

39. Meyer P., Heidmann I., Forkmann G., Saedler H. A new petunia flower color generated by transformation of a mutant with a maize gene. Nature. 1987;330:677-678.

40. Миронова Л.Н., Реут А.А. Новые сорта пиона, устойчивые к болезням, селекции Ботанического сада-института УНЦ РАН. Плодоводство и ягодоводство России. 2013;36(2):35-40.

41. Миронова Л.Н., Реут А.А. Новые сорта гиппеаструма садового башкирской селекции. Аграрная Россия. 2014;5:2-5. DOI: 10.30906/1999-5636-2014-5-2-5

42. Мишукова И.В., Хрынова Т.Р. Результаты селекции рододендронов (Rhododendron L., Ericaceae) в НИИ Ботанический сад Нижегородского государственного университета. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2014;3(3):86-91.

43. Митрофанова И.В. Соматический эмбриогенез и органогенез как основа биотехнологических систем получения и сохранения декоративных и плодовых культур. Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. 2009;131:9-22.

44. Митрофанова И.В., Митрофанова О.В., Никифоров А.Р., Лесникова-Седошенко Н.П., Челомбит С.В. Биотехнологические подходы в размножении редкого эндемика флоры горного Крыма Scrophularia exilis Popl. Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2018a;127:59-67.

45. Митрофанова И.В., Палий А.Е., Гребенникова О.А., Браилко В.А., Лесникова-Седошенко Н.П., Работягов В.Д., Митрофанова О.В. Адаптационная способность перспективных сортов лаванды и лавандина при культивировании in vitro и ex situ. Сельскохозяйственная биология. 2018b;53(3):539-546. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.3.539rus

46. Мохно В.С., Братухина Е.В. К вопросу о селекции луковичных цветочных культур. Декоративное садоводство России. 2010;43(2):17-24.

47. Мохно В.С., Братухина Е.В., Якушина Л.Г. Селекция хризантемы в условиях влажных субтропиков Краснодарского края. Субтропическое и декоративное садоводство. 2017;63:78-85.

48. Мохно В.С., Коломиец Т.М., Братухина Е.В. Создание современных сортов тюльпанов с использованием культуры in vitro. Достижения науки и техники АПК. 2004;7:17-20.

49. Мохно В.С., Рындин А.В., Братухина Е.В., Заверуха Д.В. Селекция герберы в России. Субтропическое и декоративное садоводство. 2008;41:223-232.

50. Noda N., Aida R., Kishimoto S., Ishiguro K., Fukuchi-Mizutani M., Tanaka Y., Ohmiya A. Genetic engineering of novel bluer-colored chrysanthemums produced by accumulation of delphinidin-based anthocyanins. Plant and Cell Physiology. 2013;54(10):1684-1695. DOI: 10.1093/pcp/pct111

51. Пащенко О.И. Перспективы селекционной работы с культурой фрезия. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2020;1:49-52. DOI: 10.30850/vrsn/2020/1/49-52

52. Плугатарь Ю.В., Коба В.П., Клименко З.К., Корженевский В.В., Смыков А.В., Исиков В.П., Комар-Тёмная Л.Д., Паштецкий А.В., Головнёв И.И., Саркина И.С., Александрова Л.М., Зыкова В.К., Максимов А.П., Пилькевич Р.А., Ругузова А.И., Губанова Т.Б., Корженевская Ю.В., Цюпка С.Ю., Плугатарь С.А., Улановская И.В., Смыкова Н.В., Зубкова Н.В., Герасимчук В.Н., Федорова О.С., Гончаренко В.А., Головнёва Е.Е., Андрюшенкова З.П., Спотарь Е.Н., Квитницкая А.А., Харченко А.Л., Палий И.Н., Кравченко И.Н., Князева О.И., Рогатенюк Л.А., Палькеев А.М. Интродукция и селекция декоративных растений в Никитском ботаническом саду (современное состояние, перспективы развития и применение в ландшафтной архитектуре). Симферополь: «Издательство Типография «Ариал»; 2015.

53. Пугачева Г.М. Основные направления селекции лилий. Субтропическое и декоративное садоводство. 2012;46:87-94.

54. Пугачева Г.М. Основные достижения и перспективы развития лаборатории цветоводства ВНИИС им. И.В. Мичурина. Субтропическое и декоративное садоводство. 2014;50:36-42.

55. Рындин А.В., Кравцов И.А., Воронцов В.В., Малюкова Л.С. Основные предпосылки преобразования опытной станции в НИИ горного садоводства и цветоводства – некоторые итоги, перспективы и проблемы его развития. Субтропическое и декоративное садоводство. 2007;40:3-31.

56. Рындин А.В., Кулян Р.В., Слепченко Н.А. Селекция субтропических и цветочных культур в ФИЦ «Субтропический научный центр РАН». Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021;25(4):420-432. DOI: 10.18699/VJ21.047

57. Рындин А.В., Мохно В.С. Создание новых генотипов герберы. Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2012;5:24-26.

58. Санникова В.Ю. Генная инженерия как способ получения декоративных растений с изменённой окраской цветков. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(1):40-45. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-1-o1

59. Shibata M. Importance of genetic transformation in ornamental plant breeding. Plant Biotechnology. 2008;25:3-8. DOI: 10.5511/plantbiotechnology.25.3

60. Шигапов З.Х. Ботанический сад-институт Уфимского научного центра РАН: история создания и становления, важнейшие достижения в изучении и сохранении биологического разнообразия. Известия Уфимского научного центра Российской академии наук. 2011;1(1):25-35.

61. Slater A., Scott N., Fowler M. Plant Biotechnology: the genetic manipulation of plants. 2nd ed. Oxford: Oxford university press; 2008.

62. Слепченко Н.А., Пащенко О.И. Состав и состояние коллекции многолетних травянистых цветочных культур ФИЦ СНЦ РАН. Субтропическое и декоративное садоводство. 2021;76:66-80. DOI: 10.31360/2225-3068-2021-76-66-80

63. Слепченко Н.А., Шошина Е.И. Мировые и отечественные новинки и тенденции в селекции ириса сибирского. Субтропическое и декоративное садоводство. 2018;66:74-80. DOI: 10.31360/2225-3068-2018-66-74-80

64. Смирнов А.В., Юнусова А.М., Лукьянчикова В.А., Баттулин Н.Р. Система CRISPR/Cas9 – универсальный инструмент геномной инженерии. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(4):493-510. DOI: 10.18699/VJ16.175

65. Стрыгина К.В., Хлесткина Е.К. Редактирование генов пшеницы, ячменя и кукурузы с использованием системы CRISPR/Cas. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(1):46-56. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-1-o2

66. Subburaj S., Chung S.J., Lee C., Ryu S.M., Kim D.H., Kim J.S., Bae S., Lee G.J. Site-directed mutagenesis in Petunia × hybrida protoplast system using direct delivery of purified recombinant Cas9 ribonucleoproteins. Plant Cell Reports. 2016;35(7):1535-1544. DOI: 10.1007/s00299-016-1937-7

67. Tanaka Y., Brugliera F. Chandler S. Recent Progress of Flower Colour Modification by Biotechnology. International Journal of Molecular Sciences. 2009;10(12):5350-5369. DOI: 10.3390/ijms10125350

68. Tanaka Y., Tsuda S., Kusumi T. Metabolic engineering to modify flower color. Plant and Cell Physiology. 1998;39(11):1119-1126.

69. Тухватуллина Л.А., Миронова Л.Н. Новые сорта хризантемы корейской, выведенные в Ботаническом саду-институте УНЦ РАН. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017;2(64):39-42.

70. Успенская М.С., Мурашев В.В. Коллекция древовидных пионов в ботаническом саду МГУ, их селекция и размножение. Бюллетень Ботанического сада-института ДВО РАН. 2014;11:4-9.

71. Успенская М.С., Мурашев В.В. Перспективы использования дикорастущих видов рода Paeonia L. в селекционной работе. Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2019a;18:630-635. DOI: 10.14258/pbssm.2019133

72. Успенская М.С., Мурашев В.В. Генофонд дикорастущих видов рода Paeonia L. – основа создания сортов нового поколения. Новости науки в АПК. 2019b;1-2(12):101-107.

73. Успенская М.С., Мурашев В.В. История селекции пиона древовидного. Биология растений и садоводство: теория, инновации. 2017;145:155-161.

74. Warner R. Genetic approaches to improve cold tolerance of petunia. Warner R.M. Genetic approaches to improve cold tolerance of petunia. American Floral Endowment: Funding Industry Solutions Through Research and Education. Special Research Report# 306: Plant Breeding and Genetic Engineering. 2010. URL: https://hortscans.ces.ncsu.edu/uploads/g/e/genetic__520270b12fc5f.pdf [accessed Nov. 29, 2021].

75. Xu G., Chen S., Chen F. Transgenic chrysanthemum plants expressing a harpinXoo gene demonstrate induced resistance to Alternaria leaf spot and accelerated development. Russian Journal of Plant Physiology. 2010;57(4):548-553. DOI: 10.1134/S1021443710040138