Полиморфизм линий удвоенных гаплоидов репы листовой Brassica rapa L., полученных в культуре изолированных микроспор in vitro

Актуальность. Создание высокопродуктивных и питательных сортов листовой репы Brassica rapa L. традиционными методами селекции является длительным процессом. Применение биотехнологических методов, в частности получение удвоенных гаплоидных (DH) линий in vitro, позволяет значительно ускорить создание гомозиготных форм и раскрыть генетический потенциал гибридов. Целью исследования была оценка DH-линий листовой репы, полученных из гибрида F₁ Torazirok, по комплексу хозяйственно ценных морфологических и биохимических признаков. Материалы и методы. Объектом исследования послужили гибрид листовой репы F₁ Torazirok (к-330, Япония) и полученные из него в культуре изолированных микроспор in vitro 15 DH-линий. Растения выращивали в контролируемых условиях климатической камеры. Проведено морфологическое описание растений и биохимический анализ содержания фотосинтетических пигментов: хлорофиллов a, b, каротиноидов, β-каротина спектрофотометрическим методом. Результаты и обсуждение. Выявлен значительный полиморфизм в пределах DH-линий и гибрида F₁. Продолжительность вегетационного периода варьировала от 41 до 52 дней. Диаметр розетки был в пределах 20,5 и 40,3 см, масса надземной части растения – 0,15 и 0,33 кг. Содержание β-каротина колебалось от 2,6 до 6,3 мг/100 г сырого вещества. Выделены линии, достоверно превосходящие исходный гибрид по ключевым признакам: DH 8 – по продуктивности (масса 0,33 кг) и содержанию β-каротина (6,3 мг/100 г); DH 4 – по диаметру розетки (40,3 см) и массе (0,31 кг); DH 2 и DH 5 – по содержанию β-каротина (5,6 и 5,2 мг/100 г соответственно). Линия DH 2 сочетает скороспелость (41 день), высокую продуктивность и максимальное содержание каротиноидов. Заключение. Метод культуры изолированных микроспор эффективен для быстрого создания генетически разнообразного и гомозиготного селекционного материала листовой репы. Полученный спектр DH-линий является ценным источником для селекции. Выделены перспективные линии-доноры: DH 2 и DH 8 – для скороспелости и повышенного содержания β-каротина; DH 4 и DH 8 – для высокой продуктивности. Наши результаты являются подтверждением того, что применение гаплоидных технологий позволяет не только фиксировать хозяйственно ценные признаки, но и усиливать их, предоставляя готовый материал для генетических исследований и создания новых сортов.

1. Александрова А.А., Монахос С.Г. Производство удвоенных гаплоидов овощных культур: история и современность. Естественные науки. 2024;3(16):40-48. DOI: 10.54398/2500-2805.2024.16.3.004

2. Артемьева А.М. Новые поступления капустных культур вида Brassica rapa L. в коллекцию ВИР. Овощи России. 2017;(2):14-19. DOI: 10.18619/2072-9146-2017-2-14-19

3. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 740. Доноры и источники для селекции листовых овощных культур вида Brassica rapa L.: (Пекинская, китайская и японская капусты, листовая репа) / сост. А.М. Артемьева. Санкт-Петербург: ВИР; 2004.

4. Бочкарева Э.Б., Горлова Л.А., Сердюк В.В., Стрельников Е.А. Селекционная ценность дигаплоидных линий рапса ярового (Brassica napus L.). Масличные культуры. 2019;(4):18-22. DOI: 10.25230/2412-608Х-2019-4-180-18-22

5. Domblides E.A., Shmykova N.A., Shumilina D.V., Zayachkovskaya T.V., Mineikina A.I., Kozar E.V., Akhramenko V.A., Shevchenko L.L., Kan L.Yu., Bondareva L.L., Домблидес Е.А., Шмыкова Н.А., Шумилина Д.В., Заячковская Т.В., Минейкина А.И., Козарь Е.В., Ахраменко В.А., Шевченко Л.Л., Кан Л.Ю., Бондарева Л.Л., Домблидес А.С. Технология получения удвоенных гаплоидов в культуре микроспор семейства капустные: (методические рекомендации). Москва: ВНИИССОК; 2016.

6. Изучение и поддержание мировой коллекции капусты: методические указания / сост.: Г.В. Боос, Т.И. Джохадзе, А.М. Артемьева, В.И. Кривченко, А.М. Симон, З.В. Тимошенко, Н.Н. Петровская, Э.А. Власова, В.Н. Синельникова, Э.А. Барашкова, А.П. Ивакин, А.И. Ермако, В.В. Воскресенская. Ленинград: ВИР; 1988.

7. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.А., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимических исследований. Ленинград: Агропромиздат; 1987.

8. Fateev D.A., Berensen F.A., Artemyeva A.M., Babak O.G., Yatsevich K.K., Drozd E.V., Kilchevsky A.V. Study of Myb114 gene polymorphism in the cole crops (Brassica oleracea L.) in connection with anthocyanin biosynthesis regulation based on comparison with MYB factors of vegetable nightshades (Solanaceae). Russian Journal of Genetics. 2023;59(1):30-39. DOI: 10.1134/S1022795423010040

9. Fomicheva M., Kozar E., Domblides E. Carrot (Daucus carota L.) Haploid embryo genome doubling with colchicine and trifluralin. Horticulturae. 2025;11(5):505. DOI: 10.3390/horticulturae11050505

10. Корнюхин Д.Л., Артемьева А.М. Селекционная ценность образцов листовой и корнеплодной репы из мировой коллекции ВИР. Овощи России. 2022;(1):12-18. DOI: 10.18619/2072-9146-2022-1-12-18

11. Козарь Е.В., Коротцева К.С., Романова О.В., Чичварина О.А., Кан Л.Ю., Ахраменко В.А., Домблидес Е.А. Получение удвоенных гаплоидов Brassica purpuraria. Овощи России. 2019;(6):10-18. DOI: 10.18619/2072-9146-2019-6-10-18

12. Kozar E.V., Kozar E.G., Domblides E.A. Effect of the method of microspore isolation on the efficiency of isolated microspore culture in vitro for Brassicaceae family. Horticulturae. 2022;8(10):864. DOI: 10.3390/horticulturae8100864

13. Kozar E.V., Domblides E.A. Protocol for obtaining doubled haploids in isolated microspore culture in vitro for poorly responsive genotypes of brassicaceae family. Biology Methods and Protocols. 2024;9(1):bpae091. DOI: 10.1093/biomethods/bpae091

14. Kozar E., Chepovoy I., Fomicheva M., Domblides E. Selection of rapeseed for resistance to imidazolinone group of herbicides on solid media under in vitro conditions. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2025;163(2):81. DOI: 10.1007/s11240-025-03284-z

15. Kubo N., Ueoka H., Satoh S. Genetic relationships of heirloom turnip (Brassica rapa) cultivars in Shiga Prefecture and other regions of Japan. The Horticulture Journal. 2019;88(4):471-480. DOI: 10.2503/hortj.UTD-071

16. Li P., Zhang S., Zhang S., Li F., Zhang H., Cheng F., Wu J., Wang X., Sun R. Carotenoid biosynthetic genes in Brassica rapa: comparative genomic analysis, phylogenetic analysis, and expression profiling. BMC Genomics. 2015;16(1):492. DOI: 10.1186/s12864-015-1655-5

17. Liu G., Luo L., Yao L., Wang C., Sun X., Du C. Examining carotenoid metabolism regulation and its role in flower color variation in Brassica rapa L. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25(20):11164. DOI: 10.3390/ijms252011164

18. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

19. Никитин М.А. Использование технологии удвоенных гаплоидов в современной селекции капустных культур. Естественные науки. 2024;4(17):32-37. DOI: 10.54398/2500-2805.2024.17.4.005

20. Пивоваров В.Ф., Шмыкова Н.А., Бондарева Л.Л., Заблоцкая Е.А. Полиморфизм удвоенных гаплоидных линий капусты брокколи, полученных в культуре микроспор in vitro. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2015;(5):33-35.

21. Shi L., Chang L., Yu Y., Zhang D., Zhao X., Wang W., Li P., Xin X., Zhang F., Yu S., Su T., Dong Y., Shi F. Recent advancements and biotechnological implications of carotenoid metabolism of Brassica. Plants (Basel). 2023;12(5):1117. DOI: 10.3390/plants12051117

22. Shumilina D.V., Kozar E.V, Chichvarina O.A., Korottseva K.S, Domblides E.A. Brassica rapa L. ssp. chinensis isolated microspore culture protocol. In: J.M. Segui-Simarro (ed.). Doubled Haploid Technology. Vol. 2. Methods in Molecular Biology (MIMB, Vol. 2288). New York, NY: Humana Press; 2021. p.145-162. DOI: 10.1007/978-1-0716-1335-1_9

23. Smolikova G., Dolgikh E., Vikhnina M., Frolov A., Medvedev S. Genetic and Hormonal Regulation of Chlorophyll Degradation during Maturation of Seeds with Green Embryos. International Journal of Molecular Sciences. 2017;18(9):1993. DOI: 10.3390/ijms18091993

24. Степанов В.А., Сирота С.М., Антипова О.В. Новая культура для салатных линий – репа листовая. Овощи России. 2015;(3-4):74-77. DOI: 10.18619/2072-9146-2015-3-4-74-77

25. Zhang N., Zhao J., Lens F., de Visser J., Menamo T., Fang W., Xiao D., Bucher J., Basnet R.K., Lin K., Cheng F., Wang X., Bonnema G. Morphology, carbohydrate composition and vernalization response in a genetically diverse collection of Asian and European turnips (Brassica rapa subsp. rapa). PloS one. 2014;9(12):e114241. DOI: 10.1371/journal.pone.0114241

26. Zhou F., Liu Y., Feng X., Zhang Y., Zhu P. Transcriptome analysis of green and white leaf ornamental kale reveals coloration-related genes and pathways. Frontiers in Plant Science. 2022;13:769121. DOI: 10.3389/fpls.2022.769121