Сохранение сортовых ресурсов картофеля в полевой и in vitro коллекциях Федерального исследовательского центра картофеля имени А.Г. Лорха

Главной биологической особенностью сортов картофеля является вегетативное размножение. С этим способом размножения могут быть связаны проблемы, обусловленные физиологическим старением культуры и накоплением специфических патогенов, вызывающих снижение урожая клубней. Чтобы избежать данных проблем, в семеноводстве картофеля широко применяются современные биотехнологические методы. Так, использование культуры апикальных меристем и методов микроклонального размножения позволяет сохранить типичность биоматериала в процессе поддержания in vitro коллекций картофеля. Однако даже в таких условиях существует угроза закрепления модификаций отдельных хозяйственно-ценных признаков. У сортов картофеля такие ненаследственные отклонения проявляются в виде смещения фенологических фаз и периода созревания клубней. Применение современных высокотехнологичных способов хранения сортовых ресурсов, реализуемых на основе биотехнологических подходов, позволяет сохранить высокое качество биоматериала. При этом главными критериями, определяющими эффективность различных способов хранения, остаются мобильность и практичность, которые определяются степенью их возможного использования на практике. В данном обзоре на примере коллекции сортов ФИЦ картофеля имени А.Г. Лорха рассмотрены основные этапы формирования и функционирования современного Банка здоровых сортов картофеля (БЗСК), который обеспечивает различные регионы РФ высококачественными, свободными от фитопатогенов сортообразцами картофеля.

1. Ali S., Khan N., Nouroz F., Erum S., Nasim W., Shahid M.A. In vitro effects of GA3 on morphogenesis of CIP potato explants and acclimatization of plantlets in field. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant. 2018;54(1):104-111. DOI: 10.1007/s11627-017-9874-x

2. Анисимов Б.В., Овэс Е.В. Банк здоровых сортов картофеля – важнейший элемент в системе оригинального семеноводства. Картофель и овощи. 2011;(6):5-7.

3. Bamberg J.B., Martin M.W., Abad J., Jenderek M.M., Tanner J., Donnelly D.J., Nassar A.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

4. Басиев С.С. Совершенствование элементов технологии возделывания и хранения картофеля для условий степной, лесостепной и горной зон Северного Кавказа: на примере республики Северная Осетия-Алания: автореф. дисc. д-ра с.-х. наук. Владикавказ; 2009.

5. Давудов М.Д. Распространение вирусных болезней картофеля в условиях высокогорья. Защита и карантин растений. 2020;10:45-46.

6. Donnelly D.J., Coleman W.K., Coleman S.E. Potato microtuber production and performance: A review. American Journal of Potato Research. 2003;80(2):103-115. DOI: 10.1007/BF02870209

7. Эрастова М.А., Федорова Ю.Н. Изучение процесса ризогенеза растений картофеля in vitro. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2009;5(55):21-23.

8. Федорова Ю.Н., Лебедева Н.В., Кононенко А.Н. Оптимизация получения растений картофеля в культуре in vitro. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2012;(28):15-17.

9. Гериева Ф.Т., Болиева З.А., Басиев С.С. Тли – переносчики вирусной инфекции семенного картофеля на Северном Кавказе. Защита и карантин растений. 2014;(12):18-19.

10. Gopal J., Chauhan N.S. Slow growth in vitro conservation of potato germplasm at low temperature. Potato Research. 2010;53(3):141-149. DOI: 10.1007/s11540-010-9158-x

11. Kane M.E. Micropropagation of potato by node culture and microtuber production. In: Plant Tissue Culture Concepts and Laboratory Exercises. R.N. Trigiano, D.J. Gray (eds.). Boca Raton: CRC/Taylor & Francis; 2011. p.207-212.

12. Карданова И.С., Етдзаева К.Т., Овэс Е.В., Анисимов Б.В. Применение различных технологий выращивания мини-клубней в условиях высокогорья. В кн.: Картофелеводство: сборник научных трудов. Минск: РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству»; 2018. С.272-279.

13. Kawakami J., Iwama K., Jitsuyama Y., Zheng X. Effect of cultivar maturity period on the growth and yield of potato plants grown from microtubers and conventional seed tubers. American Journal of Potato Research. 2004;81(5):327-333. DOI: 10.1007/BF02870178

14. Khadiga G.A., Rasheid S.M., Mutasim M.K. Micro tuber induction of two potato (Solanum tuberosum L.) varieties namely, Almera and Diamant. International Research Journal of Biological Sciences. 2015;4(3):84-89. DOI: 10.13140/RG.2.1.4369.1680

15. Колесова О.С., Овэс Е.В., Бойко В.В., Гаитова Н.А., Фенина Н.А. Продолжительность периода покоя и сохранность микроклубней картофеля in vitro при различных температурных режимах. Достижение науки и техники АПК. 2017;31(6):47-50. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29822618 [дата обращения: 13.01.2022].

16. Koleva Gudeva L., Mitrev S., Trajkova F., Ilievski M. Micropropagation of potato Solanum tuberosum L. Electronic Journal of Biology. 2012;8(3):45-49. Available from: https://ejbio.imedpub.com/micropropagation-of-potato-solanum-tuberosum-l.pdf [accessed Nov. 29, 2021].

17. Lê C.L. In vitro microtuberization: an evaluation of culture conditions for the production of virus-free seed potatoes. Potato Research. 1999;42(3-4):489-498. DOI: 10.1007/BF02358165

18. Mamiya K., Tanabe K., Onishi N. Production of potato (Solanum tuberosum L.) microtubers using plastic culture bags. Plant Biotechnology. 2020;37(2):233-238. DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0312a

19. Мастенбрук И. Система производства семенного картофеля в Голландии. В кн.: Материалы белорусско-нидерландского семинара по картофелеводству; 12-13 марта 1998 г.; Республика Беларусь, Минск, Самохваловичи. Минск; 1998 С.36-41.

20. Менохов М.С. Изменчивость продуктивности сортов картофеля разных групп спелости в условиях горного Алтая: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Барнаул; 2012.

21. Naik P.S., Buckseth T. Recent advances in virus elimination and tissue culture for quality potato seed production. In: Biotechnologies of Crop Improvement. S. Gosal, S. Wani (eds). Vol. 1. Springer, Cham; 2018. p.131-158. DOI: 10.1007/978-3-319-78283-6_4

22. Nistor A., Campeanu G., Atanasiu N., Chiru N., Karácsonyi D. Influence of potato genotypes on "in vitro" production of microtubers. Romanian Biotechnological Letters. 2010;15(3):5317-5324.

23. Овэс Е.В. Биотехнологические основы совершенствования процесса получения и размножения исходного материала в оригинальном семеноводстве картофеля: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Москва; 2021.

24. Овэс Е.В., Анисимов Б.В., Усков А.И., Симаков Е.А., Жевора С.В., Бойко В.В., Гаитова Н.А., Фенина Н.А., Шмыгля И.В. Методические рекомендации по тиражированию in vitro материала для оригинального семеноводства картофеля. Москва: Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха; 2017.

25. Овэс Е.В., Гаитова Н.А., Шишкина О.А., Фенина Н.А. Результаты отбора базовых клонов картофеля в условиях Европейского Севера и высокогорья Северного Кавказа. Земледелие. 2020;(4):29-32. DOI: 10.24411/0044-3913-2020-10408

26. Oves E.V., Gaitova N.A., Shishkina O.A., Kardanova I.S., Etdzaeva K.T. The influence of environmental factors of the northern and high-mountain territories on the formation of the yield of tubers of early-maturing potato varieties. Journal of Complementary Medicine Research. 2021;12(1):155-159. DOI: 10.5455/jcmr.2021.12.01.21

27. Овэс Е.В., Николаева Е.В. Влияние экологических факторов северного региона и высокогорной зоны на формирование урожая раннеспелых сортов картофеля. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2021;(4):35-39. DOI: 10.30850/vrsn/2021/4/35-39

28. Овэс Е.В., Жевора С.В. Современные способы сохранения сортовых ресурсов картофеля. Картофель и овощи. 2015;(12):21-23.

29. Овэс Е.В., Жевора С.В., Гаитова Н.А. Инновационный способ хранения in vitro микрочеренков картофеля в биокапсулах. Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015;4(55):191-196.

30. Park S.W., Jeon J.H., Kim H.S., Hong S.J., Aswath C., Joung H. The effect of size and quality of potato microtubers on quality of seed potatoes in the cultivar ‘Superior’. Scientia Horticulturae. 2009;120(1):127-129. DOI:10.1016/j.scienta.2008.09.004

31. Полухин Н.И., Бокина И.Г., Кучмин А.П., Наранов В.Н. Возможность использования высокогорных районов Республики Алтай для выращивания оздоровленного исходного материала картофеля. В кн.: Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее: материалы II Международной конференции; 20–24 сентября 2010 г.; Россия, Республика Алтай, Горно-Алтайск. Горно-Алтайск: Горно-Алтайский государственный университет; 2010. С. 227-230.

32. Rahman M.H., Haider S.A., Hossain M., Islam R. Involvement of jasmonic acid and light periods on potato microtuber growth response. International Journal of Biosciences. 2013;3(5):87-94. DOI: 10.12692/ijb/3.5.87-94

33. Rocha P.S.G., Oliveira R.P. de, Scivittaro W.B. New light sources for in vitro potato micropropagation. Bioscience journal. 2015;31(5):1312-1318. DOI: 10.14393/BJ-V31N5A2015-26601

34. Sahin N.K., Benlioğlu B., Ahmed H.A.A., Uranbey S. Effects of salt stress on expression level of StDREB2 transcription factor and microtuberization of different potato genotypes. Journal of Animal and Plant Science. 2020;30(5):1246-1251. DOI: 10.36899/japs.2020.5.0142

35. saljooghianpour M. Evaluation of BAP Effects on plantlets micro tuberization of five potato cultivars. Journal of Applied Life Sciences International. 2017;12(3):1-6. DOI: 10.9734/JALSI/2017/34689

36. Сердеров В.К. Влияние климатических условий высокогорья на устойчивость картофеля к вирусным болезням. Аграрная наука. 2019;(3):73-75. DOI: 10.32634/0869-8155-2019-326-3-73-75

37. Сердеров В.К., Атамов Б.К., Сердерова Д.В. Семеноводство картофеля в горных условиях Республики Дагестан. Горное сельское хозяйство. 2019;(4):94-98. DOI: 10.25691/GSH.2019.4.014

38. Venkatasalam E.P., Sood R., Pandey K.K., Thakur V., Sharma A.K., Singh B.P. Development of low cost technology for in vitro mass multiplication of potato (Solanum tuberosum L.). African Journal of Agricultural Research. 2013;8(49):6375-6382. DOI: 10.5897/AJAR2013.7155

39. Wróbel S. Assessment of potato microtuber and in vitro plantlet seed multiplication in field conditions – Growth, development and yield. Field Crops Research. 2015;178:26-33. DOI: 10.1016/J.FCR.2015.03.011