Номенклатурные стандарты и генетические паспорта сортов картофеля селекции Омского Аграрного научного центра

В соответствии с правилами Международного кодекса номенклатуры культурных растений оформлены и переданы на хранение в Гербарий ВИР (WIR) номенклатурные стандарты пяти сортов картофеля селекции Омского АНЦ: ‘Алена’, ‘Былина Сибири’, ‘Вечерний Омск’, ‘Триумф’, ‘Хозяюшка’. Согласно разрабатываемой в ВИР новой комплексной стратегии, растительный материал, переданный автором сортов в Гербарий ВИР, был использован для молекулярно-генетической паспортизации. Генетические паспорта включают информацию об аллельном составе восьми хромосомспецифичных микросателлитных локусов, данные о типах органельных геномов сортов, а также о наличии диагностических фрагментов 15 маркеров 11 генов, вовлеченных в контроль устойчивости к наиболее опасным заболеваниям и вредителям картофеля: фифтофторозу, цистообразующим картофельным нематодам, вирусам X и Y картофеля. Данные генетических паспортов использовались для проверки идентичности одноименных образцов омских сортов, полученных из различных источников. Сопоставление результатов паспортизации и данных родословных омских сортов позволило установить источники генов устойчивости к вредным организмам и источники разных типов цитоплазм.

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. 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

4. Антонова О.Ю., Клименко Н.С., Рыбаков Д.А., Фомина Н.А., Желтова В.В., Новикова Л.Ю., Гавриленко Т.А. SSR-анализ современных российских сортов картофеля с использованием ДНК номенклатурных стандартов. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(4):77-96. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-4-o2

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. Bisgonin D.A., Douches D.S. Genetic diversity in diploid and tetraploid late blight resistant potato germplasm. HortScience. 2002;37(1):178-183. DOI: 10.21273/HORTSCI.37.1.178

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

9. Bryan G.J, McNicoll J., Ramsay G., Meyer R.C., De Jong W.S. Polymorphic simple sequences repeat markers in chloroplast genomes of Solanaceous plants. Theoretical and Applied Genetics. 1999;99(5):859-867. DOI: 10.1007/s001220051306

10. Черемисин А.И., Дергачева Н.В., Шмайлова Ю.С. Селекционная и семеноводческая работа по картофелю в Омской области. Достижение науки и техники АПК. 2008;12:20-23.

11. 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(3):456-466. DOI: 10.1007/s00122-005-2028-2

12. Fisenko P., Sobko O., Kim I., Matsishina N., Volkov D. Screening of potato cultivars (Solanum tuberosum L.) and identification of markers of resistance genes to PVX, PVY, Globodera Pallida and Globodera Rostochiensis. In: Muratov A., Ignateva S. (eds.). Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East (AFE-2021). AFE 2021. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 353. Springer; 2022. p.1-8. DOI: 10.1007/978-3-030-91402-8_1

13. Flis B., Hennig J., Strzelczyk-Zyta D., Gebhardt C., Marczewski W. The Ry-f sto 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(1):95-101. DOI: 10.1007/s11032-004-2736-3

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. 2020а;3(3):55-67. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-3-o4

15. Фомина Н.А., Антонова О.Ю., Чухина И.Г., Рыбаков Д.А., Cафонова А.Д., Мелешин А.А., Гавриленко Т.А. Номенклатурные стандарты, ваучерные образцы и генетические паспорта сортов картофеля, выведенных в селекционных центрах Сибири и Урала. Биотехнология и селекция растений. 2020b;3(4):53-76. DOI: 10.30901/2658- 6266-2020-4-o3

16. Gavrilenko T.A., Antonova O.Y., Kostina L.I. Study of genetic diversity in potato cultivars using PCR analysis of organelle DNA. Russian Journal of Genetics. 2007;43(11):1301-1305. DOI: 10.1134/S1022795407110130

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. 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. 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

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. Hosaka K. Distribution of the 241 bp deletion of chloroplast DNA in wild potato species. American Journal of Potato Research. 2002;79(2):119-123. DOI: 10.1007/BF02881520

23. Hosaka K. Who is the mother of the potato? – restriction endonuclease analysis of chloroplast DNA of cultivated potatoes. Theoretical and Applied Genetics. 1986;72(5):606-618. DOI: 10.1007/BF00288998

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. 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

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. Клименко Н.С. Генетическое разнообразие сортов картофеля отечественной селекции, изученное с использованием различных типов ДНК-маркеров: дис. … канд. биол. наук. Санкт-Петербург: ВИР; 2022.

28. 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

29. 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

30. Клименко Н.С., Гавриленко Т.А., Костина Л.И., Мамадбокирова Ф.Т., Антонова О.Ю. Поиск источников устойчивости к Globodera pallida и к PVX в коллекции отечественных сортов картофеля с использованием молекулярных маркеров. Биотехнология и селекция растений. 2019;2(1):42-48. DOI: 10.30901/2658-6266-2019-1-42-48

31. Комаров В.И., Жолудева З.П., Костина Л.И., Шинкарев В.И. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 382. Картофель / под редакцией К.З. Будина. Ленинград; 1983.

32. Костина Л.И., Фомина В.Е. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 721. Сорта картофеля России и СНГ / под редакцией Н.М. Блиновой. Санкт-Петербург; 2000.

33. Костина Л.И., Фомина В.Е., Бычков Д.А., Кирпичева Т.В. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 719. Картофель (сорта с высоким содержанием крахмала) / под редакцией В.П. Зориной. Санкт-Петербург; 2002.

34. Костина Л.И., Фомина В.Е., Косарева О.С. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 770. Картофель. Нематодоустойчивые сорта / под редакцией С.Д. Киру. Санкт-Петербург; 2005.

35. Lössl A., Götz M., Braun A., Wenzel G. Molecular markers for cytoplasm in potato: male sterility and contribution of different plastid-mitochondrial configurations to starch production. Euphytica. 2000;116(3):221-230. DOI: 10.1023/A:1004039320227

36. 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

37. 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

38. Muller K.O., Behr L. ‘Mechanism’ of Phytophthora resistance of potatoes. Nature. 1949;163(4143):498-499. DOI: 10.1038/163498a0

39. Рыбаков Д.А., Антонова О.Ю., Чухина И.Г., Фомина Н.А., Клименко Н.С., Желтова В.В., Мелешин А.А., Кочиева Е.З., Овэс Е.В., Апшев Х.Х., Симаков Е.А., Гавриленко Т.А. Номенклатурные стандарты и генетические паспорта сортов картофеля селекции Всероссийского научно-исследовательского института картофеля им. А.Г. Лорха. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(4):5-52. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-4-o1

40. Sanetomo R., Gebhardt C. Cytoplasmic genome types of European potatoes and their effects on complex agronomic traits. BMC Plant Biology. 2015;15(1):1-16. DOI: 10.1186/s12870-015-0545-y

41. Sanetomo R., Hosaka K. A maternally inherited DNA marker, descended from Solanum demissum (2n = 6x = 72) to S. tuberosum (2n = 4x = 48). Breeding Science. 2011;61(4):426-434. DOI: 10.1270/jsbbs.61.426

42. Schultz L., Cogan N.О.I., McLean K., Dale M.F.B., Bryan G.J., Forster J.N.W., Slater A.T. 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

43. Song Y.-S., Schwarzfischer A. Development of STS markers for selection of extreme resistance (Ry sto) 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

44. 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.

45. Valkonen J., Wiegmann K., Hämäläinen J., Marczewaski W., Watanabe K. Evidence for utility of the same PCR-based 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(1):121-130. DOI: 10.1111/j.1744-7348.2007.00194.x

46. van Berloo R., Hutten R.C.B., van Eck H.J., Visser R.G.F. An online potato pedigree database resource. Potato Research. 2007;50(1):45-57. DOI: 10.1007/s11540-007-9028-3

47. 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

48. 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

49. Zoteyeva N., Skrabule I., Mežaka I., Vilcāne D., Usele G., Rostoks N. The impact of R1 and R3a genes on tuber resistance to late blight of the potato breeding clones. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B. Natural, Exact, and Applied Sciences. 2016;70(2):58-63. DOI: 10.1515/prolas-2016-0010