Образцы ягодных и плодовых культур и их дикорастущих родичей в коллекции in vitro ВИР

Актуальность. Проблема сбора и сохранения ex situ генетических ресурсов растений (ГРР) приобретает особую актуальность в связи с сокращением генетического разнообразия. Образцы вегетативно размножаемых культурных растений обычно сохраняются в полевых генбанках. В качестве дублетных создаются коллекции защищенного грунта, in vitro коллекции среднесрочного хранения и криоколлекции длительного хранения образцов. Гарантированное ex situ сохранение генетических ресурсов вегетативно размножаемых растений обеспечивает наличие всех типов коллекций. Стратегия формирования in vitro коллекции ягодных и плодовых культур умеренного климата в ВИР заключается в сохранении отечественного селекционного материала, включающего сорта стародавней и народной селекции, современные сорта и гибриды, а также образцы дикорастущих родичей (включая эндемики), собранных в основном на территории РФ. Коллекция in vitro также включает зарубежные сорта – источники ценных признаков. В генетических банках других стран такой материал отсутствует или представлен фрагментарно.

Материалы и методы. Для введения в культуру in vitro использовали образцы из полевой коллекции (УНУ, регистрационный USU_505851: Коллекции генетических ресурсов растений ВИР НПБ «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР» и филиала Майкопская опытная станция ВИР), экспедиционных сборов ВИР и других учреждений. Все этапы работы по введению растительного материала в культуру in vitro, поддержанию образцов в коллекции активного роста и среднесрочного хранения микрорастений проводятся в соответствии с Методическими указаниями отдела биотехнологии ВИР (2017).

Результаты и заключение. В настоящее время in vitro коллекция ягодных и плодовых культур ВИР включает 330 образцов малины, ежевики, жимолости, земляники, вишни, сливы, рябины, смородины черной; из них 236 сортов, 14 гибридных форм и 80 образцов дикорастущих родичей, из которых 68 собраны на территории РФ и ближнего зарубежья. В настоящее время in vitro коллекция ВИР является одной из наиболее крупных в системе европейских и азиатских генетических банков, сохраняющих образцы ягодных и плодовых культур умеренного климата. Образцы in vitro коллекции ВИР используются для дублетного сохранения образцов полевого генбанка, разработки методов оздоровления микрорастений от вирусных инфекций; генотипирования; изучения физиолого-биохимических процессов, происходящих в микрорастениях при среднесрочном хранении; для разработки методов криоконсервации и создания криоколлекций; в морфобиологическом изучении ex vitro растений.

1. Annual Report for Calendar Year 2014 Usda Ars NCGR, Corvallis // https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/20721500/AnnualReports/CorvallisAnnualReport2014.pdf

2. Antonova O. Yu., Dunaeva S. Ye., Ukhatova Yu. V., Kamylina N. Yu., Dolganova N. A., Lisitsyna O. V., Gavrilenko T. A. Sanitation of raspberry from bush dwarf virus (RBDV) by complex therapy in culture in vitro // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015, vol. 29, no. 7, pp. 61–64 [in Russian] (Антонова О. Ю., Дунаева С. Е., Ухатова Ю. В., Камылина Н. Ю., Долганова Н. А., Лисицына О. В., Гавриленко Т. А. Оздоровление малины от вируса кустистой карликовости (RBDV) методом комплексной терапии в культуре in vitro // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29, № 7. С.61–64).

3. Cruz-Cruz C. A., González-Arnao M. T., Engelmann F Biotechnology and Conservation of Plant Biodiversity // Resources, 2013, 2, pp. 73–95. DOI:10.3390/resources2020073.

4. Dobrenkov E. A., Semenova L. G., Dunaeva S. E., Ukhatova Y. V. Adaptation of in vitro blackberry plants to field environments // Proceedings on applied botany, genetics and breeding, St. Petersburg : VIR, 2017, vol. 178, iss. 1, pp. 25–30 [in Russian] (Добренков Е. А., Семенова Л. Г., Дунаева С. Е., Ухатова Ю. В. Адаптация пробирочных растений ежевики к полевым условиям среды // Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. СПб., 2017, Т. 178. Вып. 1. С. 24–30).

5. Dobrenkov E. A., Semenova L. G. et all. Raspberries and blackberries (the Response of plants to adverse environmental factors, chemical composition of fruits in conditions of a foothill zone of Republic Adygea): Catalogue of VIR world collection. (Malina i ezhevika (Reakcija rastenij na neblagoprijatnye faktory sredy, himicheskij sostav plodov v uslovijax predgornoy zony Respubliki Adygeja: Katalog mirovoj kollekcii VIR). St. Petersburg: VIR, 2008, vol. 790, 19 p. [in Russian] (Добренков Е. А., Семенова Л. Г. и др. Малина и ежевика (Реакция растений на неблагоприятные факторы среды, химический состав плодов в условиях предгорной зоны Республики Адыгея): Каталог мировой коллекции ВИР. СПб. : ВИР, 2008. Вып. 790. 19 с.).

6. Dunaeva S. E., Kudryakova N. V., Malyshev L. L., Lupysheva Yu. V., Gavrilenko T. A. In vitro collection of raspberries and blackberries and identification of samples by isoenzyme spectra // Agrarnaya Rossiya 2005, no. 2, pp. 49–55 [in Russian] (Дунаева С. Е., Кудрякова Н. В., Малышев Л. Л., Лупышева Ю. В., Гавриленко Т. А. In vitro коллекция малин и ежевик и идентификация образцов по изоферментным спектрам // Аграрная Рос-сия. 2005. № 2. С. 49–55).

7. Dunaeva S. E., Gavrilenko T. A. Collections of fruit and berry cultures in vitro: a strategy for the creation and storage // Proceedings on Applied Botani, Genetics and Breeding, 2007, vol. 161, pp. 10– 19 [in Russian] (Дунаева С. Е., Гавриленко Т. А. Коллекции плодовых и ягодных культур in vitro: стратегия создания и хранение // Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. 2007. Т. 161. С. 10–19).

8. Dunaeva S. E., Pendinen G. I., Antonova O. Yu., Shvachko N. A., Ukhatova Yu. V., Shuvalova L. E., Volkova N. N., Gavrilenko T. A. Preservation of vegetatively propagated crops in in vitro and cryo collections. 2nd edition Methodical Guidelines (Soxranenie vegetativno razmnozhaemyx kul'tur v in vitro i kriokollekciyax. Metodicheskie ukazaniya). St Petersdburg : VIR, 2017, 71 p. [in Russian] (Дунаева С. Е., Пендинен Г. И., Антонова О. Ю., Швачко Н. А., Ухатова Ю. В., Шувалова Л. Е., Волкова Н. Н., Гавриленко Т. А. Сохранение вегетативно размножаемых культур в in vitro и крио коллекциях. Методические указания / под ред. Т. А. Гавриленко. СПб. : ВИР, 2017. 71 с.).

9. Engelmann F., Engels J. M. M. Technologies and strategies for ex situ conservation. In: Managing plant genetic diversity / eds. J. M. M. Engels, V. R. Rao, A. H. D Brown, M. T Jackson. IPGRI, Rome, 2003, pp. 89–104.

10. FAO. Genebank Standards for Plant Genetic Resources for Food and Agriculture // Rev. ed. Rome. 2014. 167 р.

11. Gavrilenko T. A., Dunaeva S. E., Truskinov E. V., Antonova O. Yu., Pendinen G. I., Lupysheva Yu. V., Rogovaya V. V., Shvachko N. A. The strategy of long-term conservation of the gene pool of vegetatively propagated agricultural plants under controlled environmental conditions // Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding, 2007, vol. 164, pp. 273–283 [in Russian] (Гавриленко Т. А., Дунаева С. Е., Трускинов Э. В., Антонова О. Ю., Пендинен Г. И., Лупышева Ю. В., Роговая В. В., Швачко Н. А. Стратегия долгосрочного сохранения генофонда вегетативно размножаемых сельскохозяйственных растений в контролируемых условиях среды // Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. 2007. Т. 164. С. 273–283).

12. Hanke M. V., Höfer M., Flachowsky H., Peil A. Fruit genetic resources management: collection, conservation, evaluation and utilization in Germany // Acta Hortic. 2014, vol. 1032, pp. 231–234.

13. Hao Y. J., Deng X. X. Genetically stable regeneration of apple plants from slow growth // Plant Cell Tissue Organ Cult. 2003, vol. 72, pp. 253–260.

14. Höfer M., Hanke M. V. Cryopreservation of fruit germplasm // In Vitro Cell. Dev. Biol.- Plant, 2017, vol. 53, no 4, pp. 372–381. http://selplod.ru/?pg=sortovedenie#top (Дата обращения 25.06.2018).

15. Jahn O. L., Westwood M. N. Maintenance of clonal germplasm // Hortscience, 1982, vol.17, p. 122.

16. Jenderek M .M., Reed B .M. Cryopreserved storage of clonal germplasm in the USDA National Plant Germplasm System // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plants, 2017, vol. 53, no 4, pp 299–308. DOI:10.1007/s11627-017-9828-3.

17. Kovalchuk I., Lyudvikova Y., Volgina M., Reed B. M. Medium, container and genotype all influence in vitro cold storage of apple germplasm // Plant Cell Tissue Organ Cult., 2009, vol. 96, pp. 127–136.

18. Lamoureux D., Sorokin A., Lefevre I., Alexanian S., Eyzaguirre P., Hausman J.-F. Investigation of genetic diversity in Russian collections of raspberry and blue honeysuckle // Plant Genet Resources, 2011, vol. 9, pp. 202–205.

19. Lefevre I., Ziebel J., Guignard C., Sorokin A., Tikhonova O., Dolganova N., Hoffmann L., Eyzaguirre P., Hausman J.-F. Evaluation and comparison of nutritional quality and bioactive compounds of berry fruits from Lonicera caerulea, Ribes L. species and Rubus idaeus grown in Russia // Journal Berry Res., 2011, vol. 1, pp. 159–167.

20. Lupysheva Yu. V., Dunaeva S. E., Pendinen G. I., Novikova L. Yu., Savelyeva N. V., Lutova L. А., Gavrilenko T. A. Regeneration and transformation of raspberry and blackberry varieties in in vitro culture // Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta 2008. Ser. 3. iss. 2, pp. 28–35 [in Russian] (Лупышева Ю. В., Дунаева С. Е., Пендинен Г. И., Новикова Л .Ю., Савельева Н. В., Лутова Л. А., Гавриленко Т. А. Регенерация и трансформация сортов малины и ежевики в культуре in vitro // Вестник Санкт-Петербургского ун-та. 2008. Сер. 3. Вып. 2. С. 28–35.

21. Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures // Physiol Plant., 1962, vol. 15, pp. 473–497.

22. Orlova S. Y. Biological features and selection value of cherry varieties in the conditions of the North-West of Russia : PhD Diss. Abstract, St. Petersburg, 2002, 20 p. [in Russian] (Орлова С. Ю. Биологические особенности и селекционная ценность сортов вишни в условиях Северо-Запада России : автореф. дисс. ... канд. биол. наук, Л., 2002, 20 с.).

23. Panis B., Lambardi M. Status of cryopreservation technologies in plants (crops and forest trees). In: The role of biotechnology. Villa Gualino, 5-7 March, Turin, Italy 2005, pp. 43–54.

24. Plekhanova M. N., Kondrikova A. V., Khayrova L. N. Varieties and species of honeysuckle (Lonicera subsect. Caeruleae) – sources and donors of economically valuable traits for breeding. Catalog of the world collection of VIR. (Sorta i vidy zhimolosti (Lonicera subsect. Caeruleae) – istochniki i donory hozyajstvenno-cennyh priznakov dlya selekcii. Katalog mirovoj kollekcii VIR). St. Petersburg, 1995. Iss. 665. 61 p. [in Russian] ( Плеханова М. Н., Кондрикова А. В., Хайрова Л. Н. Сорта и виды жимолости (Lonicera subsect. Caeruleae) – источники и доноры хозяйственно-ценных признаков для селекции. Каталог мировой коллекции ВИР. СПб., 1995. Вып. 665. 61 с.).

25. Reed B. M., Engelmann F., Dullo E., Engels J. Technical quidelines for the management of field and in vitro germplasm collections // IPGRI, Italy, 2004, 105 p.

26. Samatova I. S., Dunaeva S. E., Sharova E. I., Shchiparev S. M., Medvedev S. S., Gavrilenko T. A. Peculiarities of micropropagation and dynamics of morphophysiological indices of some representatives of the genera Rubus and Fragaria (Rosaceae) during in vitro storage // Rastitel'nye resursy. 2009, vol. 45, no. 4, pp. 1– 12 [in Russian] (Саматова И. С., Дунаева С. Е., Шарова Е. И., Щипарев С. М., Медведев С. С., Гавриленко Т .А. Особенности микроразмножения и динамика морфофизиологических показателей некоторых представителей родов Rubus и Fragaria (Rosaceae)при хранении in vitro // Растительные ресурсы. 2009. Т. 45, № 4. С. 1–12).

27. Skvortsov A. K., Kuklina A G. Blue honeysuckle (Golubye zhimolosti). Moscow, 2002, 144 p. [in Russian] (Скворцов А. К., Куклина А. Г. Голубые жимолости. М., 2002. 144 с.).

28. The state register of selection achievements (Gosudarstvennyj reestr selekcionnyh dostizhenij, dopushchennyh k ispol'zovaniyu (na 7 fevralya 2017 g.) [in Russian] (Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (на 7 февраля 2017 г.): http://reestr.gossort.com/reestr-1.html (Дата обращения 08.04.2018).

29. Ukhatova Y. V., Dunaeva S. E., Antonova O. Y., Apalikova O. V., Pozdniakova K. S., Novikova L. Y., Shuvalova L. E., Gavrilenko T. A. Cryopreservation of red raspberry cultivars from the VIR in vitro collection using a modified droplet vitrification method // In Vitro Cell. Dev. Biol.–Plant 2017, vol. 53, pp. 394– 401. DOI: 10.1007/s11627-017-9860-3.

30. Ukhatova Y. V. Improvement of methods of cryopreservation and recovery from viral diseases of samples of vegetatively propagated crops. PhD Diss. Abstract, St. Petersburg, 2017, 22 p. [in Russian] (Ухатова Ю. В. Совершенствование методов криоконсервации и оздоровления от вирусных болезней образцов вегетативно размножаемых культур // Автореф. дис. ... канд. биол. наук, Санкт-Петербург, 2017, 22 с.)