В настоящем выпуске отдельное внимание уделено вопросам гибридной селекции. Представлены результаты применения инновационного подхода для создания гетерозисных гибридов кукурузы, основанного на получении и использовании редиплоидных линий из тетраплоидной популяции. Блок статей выпуска посвящен повышению устойчивости возделываемых культур к болезням. Изложены результаты межвидовой гибридизации культурного картофеля с диким мексиканским видом Solanum stoloniferum, устойчивым к фитофторозу и к вирусу картофеля PVY.  Обзорная статья посвящена методам биологической защиты растений и повышению продуктивности на основе изучения микробно-растительных взаимодействий и последующего создания и использования сложных микробных препаратов с целью применения в сельскохозяйственной практике.

Y-вирус картофеля (PVY) относят к группе наиболее опасных вирусных инфекций этой культуры. Актуальным является выведение сортов картофеля, устойчивых к широкому набору штаммов PVY, создание исходного материала для такой селекции с комбинацией генов устойчивости из разных источников. Цель работы – (1) с помощью ДНК-маркеров генов устойчивости к PVY провести генотипирование коллекции, включающей 376 селекционных линий (СЛ) на основе сложных межвидовых гибридов, (2) выявить образцы с маркерами генов устойчивости от разных видов для последующего использования в маркер-опосредованной селекции (МОС или MAS), (3) оценить эффективность ДНК-маркеров генов устойчивости к PVY применительно к материалу, полученному с помощью межвидовой гибридизации. Установлено, что наиболее широко в коллекции представлены СЛ с маркерами RYSC3 гена Ry_adg (49,7%), Ry364 и RAPD38-530 гена Ry_chc (соответственно, 50,5% и 45,2%), Yes3-3A гена Ry_sto (29,8%). Маркеры Ry186 гена Ry_chc  и GP122/EcoRV₇₈₀ гена Ry_f-sto выявлены лишь у единичных образцов. Частоты СЛ, имеющих маркеры генов устойчивости к PVY от двух разных видов картофеля, колебались от 2,7% (маркер Yes3-3a гена Ry_sto + оба маркера гена Ry_chc) до 8,5- 9,0% (маркер RYSC3 гена Ry_adg + оба маркера гена Ry_chc или только маркер Ry364 этого гена, соответственно). Всего в коллекции выявлено 134 СЛ (47,6%), имеющих маркеры генов устойчивости к PVY от двух разных видов. Сочетание четырех маркеров к трем генам различного происхождения (Ry_adg, Ry_sto и Ry_chc) было обнаружено у 27 образцов (7,2%). Крайняя или, иначе, экстремальная (от англ. ER-extremely resistant) устойчивость к PVY большинства изученных СЛ (302 из 357) очевидно обусловлена наличием у них известных генов устойчивости к этому патогену, которые  выявляются с помощью использованных в работе ДНК-маркеров. Тем не менее, в коллекции была значительная доля образцов, которые не имели используемых маркеров генов устойчивости к PVY, но оказались устойчивы к вирусу (55 из 61). Также выявлено 13 (3,5%) образцов с ДНК маркерами генов устойчивости к PVY, которые были неустойчивы к патогену, что является приемлемым уровнем для первичного маркер-опосредованного отбора исходного селекционного материала. Полученные данные о наличии маркеров генов устойчивости к PVY и комбинации генов устойчивости разного происхождения у СЛ призваны обеспечить более эффективное их использование в селекции по сравнению с устойчивыми к вирусу линиями, не имеющими соответствующих маркеров.

Актуальность. Селекция гибридной кукурузы требует постоянного обновления исходного материала. В этой связи к числу приоритетных задач селекции культуры относится расширение спектра генетической изменчивости родительских линий, используемых при создании гетерозисных гибридов. Инновационным подходом для решения этой проблемы является получение редиплоидных линий из тетраплоидной популяции.

Результаты. Материалом исследования служили 106 редиплоидных линий, которые были созданы с использованием метода разложения популяции триплоидов, полученных от скрещивания растений тетраплоидной популяции с широкой генетической основой и диплоидной линии, с последующим отбором диплоидных форм. В системе скрещиваний с 37 стерильными тестерами различных групп спелости ФАО дана оценка комбинационной способности редиплоидных линий и изучена реакция на ЦМС М- и С-типов. Полевые испытания проведены в условиях степной зоны Кабардино-Балкарии в 2019 году. Выделено 46 линий (43,3%) с комбинационной способностью в диапазоне от сверхвысокой до хорошей и 78 линий (73,6%), закрепляющих признак ЦМС. Среди них 59 линий (55,7%) закрепляли стерильность при ЦМС М-типа, 15 линий (14,1%)  - при ЦМС С-типа и 4 линии закрепляли стерильность при обоих типах ЦМС, 16 линий (15,1%) восстанавливали фертильность при ЦМС М-типа, 11 линий (10,4%)  ˗ при ЦМС С-типа и одна линия оказалась универсальным восстановителем фертильности пыльцы. Ранжирование по продолжительности межфазного периода «всходы  - цветение початков» показало, что большая часть линий, характеризующихся способностью закреплять стерильность или восстанавливать мужскую фертильность при М- и С-типах ЦМС (66,0%), а также комбинационной способностью от сверхвысокой до хорошей (32,6%) находится в группе с продолжительностью периода цветения початков 51-55 дней. По результатам оценки уборочной влажности зерна выделены гибриды ♀(РГС246с × OL213) × ♂92с5986_·2·3, ♀714М × ♂1/67_-1 и ♀714М  ×  ♂92н136_-4, со значениями 13,6%, 13,9%, 14,0% соответственно, а максимальными значениями селекционного индекса отличались гибриды ♀714М × ♂1/67_-1, ♀(OL563С × KL1392) × ♂92с 0653_·2·1·2 (5,03 и 5,13 соответственно).

Заключение. Редиплоидные линии кукурузы перспективны для использования в качестве исходного материала для селекции гибридной кукурузы. 

Для вовлечения в селекцию дикого аллотетраплоидного мексиканского вида картофеля Solanum stoloniferum Schltdl. (геномный состав ААВВ) обычно используют пентаплоидные межвидовые гибриды (ААААВ) с культурным картофелем S. tuberosum L. (АААА), которые в дальнейшем включают в программу возвратных скрещиваний. Поскольку у таких гибридов в мейозе ожидается синапсис гомологичных хромосом А генома, возникает вопрос о перспективах интрогрессивной гибридизации генетического материала суб-генома В S. stoloniferum. В связи с этим актуальна разработка различных схем селекционного процесса, позволяющих повысить вероятность интрогрессии генетического материала суб-генома B в геном культурного картофеля. В предыдущих исследованиях были разработаны четыре схемы вовлечения S. stoloniferum в селекционный процесс, которые включают возвратные скрещивания с культурным картофелем различных межвидовых гибридов: гексаплоидного (геномный состав ААААВВ, традиционная схема интрогрессии), тетраплоидного гибрида (предполагаемый геномный состав АААВ) и потомства, полученного от его самоопыления, а также пентаплоидного межвидового гибрида (предполагаемый геномный состав АААВВ). В настоящей работе представлены первые результаты исследований по разработке хромосомоспецифичных маркеров для идентификации у межвидовых гибридов генетического материала S. stoloniferum. В скрещиваниях был использован перспективный образец S. stoloniferum PI 205522, высокоустойчивый к фитофторозу и Y-вирусу картофеля, у которого выявлен ряд ДНК маркеров генов устойчивости к этим патогенам. Для изучения особенностей интрогрессии генетического материала S. stoloniferum был создан набор из 23 SSR- и CAPS-маркеров с известной хромосомной локализацией в геноме А S. tuberosum, выявляющих полиморфизм родительских генотипов - диплоидного клона IGC 10/1.21 культурного картофеля S. tuberosum и образца PI 205522 S. stoloniferum. Все маркеры, специфичные для родительского образца дикого вида, были выявлены как у триплоидного (ААВ), так и у пентаплоидного (АААВВ) гибридов S. stoloniferum × S. tuberosum. Созданный набор маркеров будет использован для оценки эффективности различных схем интрогрессии генетического материала S. stoloniferum, в которых получены гибриды второго и третьего поколений беккроссов межвидовых гибридов с культурным картофелем.

В обзоре рассмотрены данные о создании сложных микробных препаратов и возможности их использования в практике сельского хозяйства. Согласно данным экономистов, оборот средств в области органического, экологически чистого сельского хозяйства насчитывает 85-90 миллиардов долларов в год. Разработчики биологических препаратов придают большое значение созданию комплексных биоудобрений, которые стабильно повышают урожай на 20-25%, при этом значительно снижают уровень поражения растений корневой гнилью. Рассмотрен ряд положительных эффектов действия бактерий PGRP (ризобактерии, стимулирующие рост растений) на растения, в том числе способность бактерий фиксировать молекулярный азот из атмосферы, синтезировать гормональные вещества и соединения, токсичные для грибков растений, а также мобилизовать трудно растворимые фосфаты почвы. Представлены данные, которые свидетельствуют в пользу перспектив использования микроорганизмов в развитии технологий экологически чистого сельского хозяйства с целью повышения продуктивности растений и биоконтроля над развитием болезней растений, уменьшения химической нагрузки на почвы и увеличения плодородия почв.