Источники ценных признаков картофеля (Solanum L.) по пластичности и стабильности в условиях северной лесостепи Западной Сибири

Источники ценных признаков картофеля (Solanum L.) по пластичности и стабильности в условиях северной лесостепи Западной Сибири

Автор: Пакуль В.Н., Лапшинов Н.А., Гантимурова А.Н., Куликова В.И.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Картофелеводство: наука и технологии

Статья в выпуске: 5 т.54, 2019 года.

Бесплатный доступ

Среди сортов картофеля для производителя наиболее ценны высокопродуктивные, обладающие комплексом признаков (в том числе устойчивостью к болезням и вредителям) с относительной стабильностью урожая в варьирующих условиях выращивания. При создании высокопродуктивных адаптивных сортов картофеля для регионов с жесткими агроклиматическими условиями важен подбор исходного материала с высокой экологической пластичностью и стабильностью в конкретной зоне возделывания. В представленных исследованиях впервые дана оценка нового исходного материала картофеля, созданного в почвенно-климатических условиях Западной Сибири, имеющего высокую урожайность, комплексную относительную устойчивость к грибным болезням, Y-вирусу картофеля и золотистой картофельной нематоде. Выделенные новые генетические источники картофеля используются в практической селекции на продуктивность и высокую адаптивность. Цель работы - определить показатели адаптивности у исходного материала картофеля в условиях северной лесостепи Западной Сибири (Кузнецкая котловина, Кемеровская обл., Кемеровский р-н). Эксперименты проводили в 2014-2018 годах. Общая площадь делянки - 70 м2, учетная - 20 м2, повторность 4-кратная, варианты размещались рендомизированно. Посадку проводили в III декаде мая картофелесажалкой Cramer («CRAMER Technik», Германия) с нормой 35,0 тыс/кустов на 1 га, схема посадки 70×35 см. Исследовали 170 образцов в коллекционном питомнике, в том числе коллекционные гибриды картофеля ( Solanum tuberosum L.), созданные в Кемеровском НИИ сельского хозяйства (филиал СФНЦА РАН). Стандартом служили сорта Любава (ранний), Невский (среднеранний) и Тулеевский (среднеспелый). В результате исследования среди коллекционных образцов картофеля выделены генотипы экстенсивного тип с низкой экологической пластичностью (bi менее единицы - 0,28-0,91): сорта Любава, Невский, Тулеевский и гибриды 6-4-11, 22103-10. Наибольшей реакцией на условия выращивания выделился гибрид 3-21с-11 (bi = 1,53), имеющий среднюю стабильность по урожайности (Si2 = 14,6). Гибриды 22103-10 и 3-21с-11 являются донорами генов устойчивости к Y-вирусу картофеля ( Ryсhc ), золотистой картофельной нематоде Globodera rostochiensis (Woll.) ( H1 ) и бледной нематоде Globodera pallida (Stone) Behrens ( Gpa2 ). По комплексной оценке особую ценность для селекции представляют три гибрида интенсивного типа (17-5/6-11, 1-5-12 и 1615-10), проявляющие высокие адаптивные свойства - повышенную экологическую пластичность (bi соответственно 1,38; 1,20 и 1,17) и высокую стабильность (Si2²соответственно 1,1; 9,4, 5,2). При этом гибрид 17-5/6-11 проявил себя как донор генов устойчивости к Y-вирусу картофеля (Potato virus Y, PVY) ( Ryсhc ) и к золотистой картофельной нематоде ( Н1 по трем маркерам TG 689, 57 R, N 195). Генотип гибрида 1-5-12 содержит комбинацию генов Н1 (все три маркера) и Gro1-4 (контролируют устойчивость к G. rostochiensis ), а также ген Gpa2 (устойчивость к G. pallida ) и гены устойчивости к Y-вирусу Ryсhc и Rysto . Проведенная многолетняя оценка устойчивости коллекционных образцов картофеля к грибным болезням, вызываемым Phytophthora infestans (Mont.) de Bary (фитофтороз), Alternaria solani (Ell. et Mart.) Sor. (альтернариоз), Fusarium oxysporum Schlecht. (фузариозное увядание), Rhizoctonia solani J.G. Kühn (ризоктониоз) и Actinomyces scabies Gussow (парша обыкновенная) показала относительную устойчивость (7-9 баллов) у всех выделившихся гибридов.

Еще

Картофель, урожайность, адаптивная способность, взаимодействиие генотип½среда, пластичность, стабильность

Короткий адрес: https://sciup.org/142226266

IDR: 142226266   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.978rus

Список литературы Источники ценных признаков картофеля (Solanum L.) по пластичности и стабильности в условиях северной лесостепи Западной Сибири

  • Jacobs M.M.J., Smulders M.J.M., van den Berg R.G., Vosman B. What's in a name: genetic structure in Solanum section Petota studied using population-genetic tools. BMC Evolutionary Biology, 2011, 11: 42 ( ). DOI: 10.1186/1471-2148-11-42
  • Jansky S.H., Dempewolf H., Camadro E.L., Simon R., Zimnoch-Guzowska E., Risognin D.A., Bonierbale M.A. Case for crop wild relative preservation and use in potato. Crop Science, 2013, 53: 746-754 ( ). DOI: 10.2135/cropsci2012.11.0627
  • Devaux A., Kromann P., Ortiz O. Potatoes for sustainable global food security. Potato Res., 2014, 57(3-4): 185-199 ( ). DOI: 10.1007/s11540-014-9265-1
  • Ortiz O., Mares V. The historical, social, and economic importance of the potato crop. In: The potato genome. Compendium of Plant Genomes /S. Kumar Chakrabarti, C. Xie, J. Kumar Tivari (eds.). Springer, Cham, 2017: 1-10 ( ). DOI: 10.1007/978-3-319-66135-3_2
  • Abhayapala K.M.R.D., De Costa W.A., Fonseka R.M., Prasannath K., De Costa D.M., Suriyagoda L.D.B., Abeythilakeratne P.D., Nugaliyadde M.M. Response of potato (Solanum tuberosum) to increasing growing season temperature under different soil management and crop protection regimes in the upcountry of Sri Lanka. Tropical Agricultural Research, 2014, 25(4): 555-569 ( ). DOI: 10.4038/tar.v25i4.8061
  • Haverkort A.J., Franke A.C., Steyn J.M., Pronk A.A., Caldiz D.O., Kooman P.L. A Robust Potato Model: LINTUL-POTATO-DSS. Potato Res., 2015, 58: 313-327 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11540-015-9303-7
  • Rykaczewska K. The impact of high temperature during growing season on potato cultivars with different response to environmental stresses. Am. J. Potato Res., 2013, 4: 2386-2393 ( ).
  • DOI: 10.4236/aips.2013.412295
  • Deguchi T., Naya T., Wangchuk P., Itoh E., Matsumoto M., Zheng X., Gopal J., Iwama K. Aboveground characteristics, yield potential and drought tolerance in "Konyu" potato cultivars with large root mass. Potato Res., 2010, 53: 331-340 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11540-010-9174-x
  • Legay S., Lefèvre I., Lamoureux D., Barreda C., Luz R.T., Gutierrez R., Quiroz R., Hoffmann L., Hausman J.F., Bonierbale M., Evers D., Schafleitner R. Carbohydrate metabolism and cell protection mechanisms differentiate drought tolerance and sensitivity in advanced potato clones (Solanum tuberosum L.). Funct. Integr. Genomics, 2011, 11(2): 275-291 ( ).
  • DOI: 10.1007/s10142-010-0206-z
  • Haas B., Kamoun S., Zody M., Jiang R., Handsaker R., Cano L. et al. Genome sequence and analysis of the Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans. Nature, 2009, 461(7262): 393-398 ( ).
  • DOI: 10.1038/nature08358
  • 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. Breed. Sci., 2012, 62: 142-150 ( ).
  • DOI: 10.1270/jsbbs.62.142
  • Рогозина Е.В., Тереньтьева Е.В., Потокина Е.К., Юркина Е.Н., Никулин А.В., Алексеев Я.И. Идентификация родительских форм для селекции картофеля, устойчивого к болезням и вредителям, методом мультиплексного ПЦР-анализа. Сельскохозяйственная биология, 2019, 54(1): 19-30 (doi: 1015389/agrobiology.2019.1.19rus).
  • Hirsch C.N., Hirsch C.D., Feicher K., Coombs J., Zarka D., Van Deynze A., De Jong W., Veiltleux R.E., Jansky S., Dethke P., Douches D.S., Buel C.R. Retrospective view of North American potato (Solanum tuberosum L.) breeding in the 20th and 21st centuries. G3: Genes, Genomes, Genetics, 2013, 3: 1003-10013 ( ).
  • DOI: 10.1534/g3.113.005595
  • Spooner D.M., Ghislain M., Simon R. Jansky S.H., Gavrilenko T. Systematics, diversity, genetics, and evolution of wild and cultivated potatoes. Bot. Rev., 2014, 80(4): 283-383 ( ).
  • DOI: 10.1007/s12229-014-9146-y
  • Логинов Ю.П., Казак А.А. Экологическая пластичность сортов картофеля в условиях Тюменской области. Вестник Кемеровского государственного университета, 2015, 4 (1/61): 24-28.
  • Hardigan M.A., Laimbeer F.P.E., Newton L., Crisovan E., Hamilton J.P., Vaillancourt B., Wiegert-Rininger K., Wood J.C., Douches D.S., Farré E.M., Veilleux R.E., Buell C.R. Genome diversity of tuber-bearing Solanum uncovers complex evolutionary history and targets of domestication in the cultivated potato. PNAS USA, 2017, 114(46): E9999-E10008 ( ).
  • DOI: 10.1073/pnas.1714380114
  • Zhang H., Mittal N., Leamy L.J., Barazani O., Song B.N. Back into the wild - apply untapped genetic diversity of wild relatives for crop improvement. Evol. Appl., 2017, 10(1): 5-24 ( ).
  • DOI: 10.1111/eva.12434
  • Гавриленко Т.А., Ермишин А.П. Межвидовая гибридизация картофеля: теоретические и прикладные аспекты. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2017, 21(1): 16-29 (doi: 1018699/VJ17/220).
  • Симаков Е.А., Склярова Н.П., Яшина И.М. Методические указания по технологии селекционного процесса картофеля. М., 2006.
  • Задина Н., Виднер И., Майор М., Бареш И., Одегнал В., Баранек Н., Букасов С., Будин К., Камераз А., Лехнович В., Костина Л., Бавыко Н., Корнейчук В. Международный классификатор СЭВ видов картофеля секции Tuberarium (Dun.) Buk. рода Solanum L. Л., 1984.
  • Будин К.З., Камераз А.Я., Бавыко Н.Ф., Костина Л.И., Морозова Е.В., Турулева Л.М. Изучение и поддержание образцов мировой коллекции картофеля. Методические указания. Л., 1986.
  • Eberchart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop Sci., 1966, (6)1: 36-40 ( ).
  • DOI: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011x
  • 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: 1-8 ( ).
  • DOI: 10.1139/g99-092
  • Mori K., Sakamoto Y., Mukojima N., Tamiya S., Nakao 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: 347-355 ( ).
  • DOI: 10.1007/s10681-011-0381-6
  • Song Y.S., Hepting L., Schweizer G., Hartl L., Wenzel G., Schwarzfischer A. Mapping of extreme resistance to PVY (Rysto) on chromosome XII using anther-culture-derived primary dihaploid potato lines. Theor. Appl. Genet., 2005, 111: 879-887 ( ).
  • DOI: 10.1007/s00122-005-0010-7
  • Бирюкова В.А., Журавлев А.А., Абросимова С.Б., Костина Л.И., Хромова Л.М., Шмыгля И.В., Морозова Н.Н., Кирсанова С.Н. Использование молекулярных маркеров генов H1 и Gro1 устойчивости к золотистой картофельной нематоде. Доклады РАСХН, 2008, 6: 3-6.
  • Schultz L., Cogan N.O.I., McLean K., Dale M.F.B., Bryan G.J., Forster J.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: 315-321 ( ).
  • DOI: 10.1111/j.1439-0523.2012.01949.x
  • Ghislain M., Nunez J., del Rosario Herrera M., Rignataro J., Guzman F., Bonierbale M., Spooner D.M. Robust and highly informative microsatellite-based genetic identity kit for potato. Mol. Breeding, 2009, 23: 377-388 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11032-008-9240-0
  • Сайнакова А.Б., Романова М.С., Красников С.Н., Литвинчук О.В., Алексеев Я.И., Никулин А.В., Терентьева Е.В. Исследования коллекционных образцов картофеля на наличие генетических маркеров устойчивости к фитопатогенам. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2018, 22(1): 18-24 ( ).
  • DOI: 10.18699/VJ18.326
  • Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск, 2004.
  • Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: монография. М., 1985.
  • Castaneda-Alvarez N.P., de Haan S., Juarez H., Khoury C.K., Achicanoy H.A., Sosa C.C., Bernau V.V., Salas A., Heider B., Simon R., Maxted N., Spooner D. Ex situ conservation priorities for the wild relatives of potato (Solanum L. section Petota). PLoS ONE, 2015, 10(4): e0122599 ( ).
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0122599
  • Bamberg J.B., del Rio A. Accumulation of genetic diversity in the US Potato Genebank. Am. J. Potato Res., 2016, 93(5): 430-435 ( ).
  • DOI: 10.1007/s12230-016-9519-3
  • Kim S.R., Ahn Y.K., Kim T.G., Kang H.S., Song S.W., Kim B.C., Kang S.G. Breeding of a new cultivar "Jeseo" with resistance to common scab. Korean J. Breed. Sci., 2013, 45: 468-473 ( ).
  • DOI: 10.9787/KJBS.2013.45.4.468
  • Quenouille J., Vassilakos N., Moury B. Potato virus Y: a major crop pathogen that has provided major insights into the evolution of viral pat hogenicity. Molecular Plant Pathology, 2013, 14(5): 439-452 ( ).
  • DOI: 10.1111/mpp.12024
  • Kogovsek P., Kladnik A., Mlakar J., Znidarie M.T., Dermastia M., Ravnikar M., Pompe-Novak M. Distribution of Potato virus Y in potato plant organs, tissues, and cells. Phytopathology, 2011, 101: 1292-1300 ( ).
  • DOI: 10.1094/PHYTO-01-110020
  • Karasev A.V., Grau S.M. Continuous and emerging challenges of Potato virus Y in potato. Annual Review of Phytopathology, 2013, 51: 571-586 ( ).
  • DOI: 10.1146/annurev-phyto-082712-102332
  • Massumi H., Poornohammadi S., Pishyar S., Maddahian M., Heydarnejad J., Hosseni-Pouer A., Bysterveldt K., Varsani A. Molecular characterization and field survey of Iranian potato virus X isolates. VirusDisease, 2014, 25(3): 338-344 ( ).
  • DOI: 10.1007/s13337-014-0222-z
  • Senanayake D.M.J.B., Mandal B. Expression of symptoms, viral coat protein and silencing suppressor gene during mixed infection of a N-Wi strain of potato virus Y and an asymptomatic strain of potato virus X. VirusDisease, 2014, 25(3): 314-321 ( ).
  • DOI: 10.1007/s13337-014-0204-1
  • Gebhardt C. Bridging the gap between genome analysis and precision breeding in potato. Trends in Genetics, 2013, 29(4): 248-256 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.tig.2012.11.006
  • Slater A.T., Cogan N.O., Forster J.W. Cost analysis of the application of markerassisted selection in potato breeding. Mol. Breeding, 2013, 32(2): 299-310 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11032-013-9871-7
  • Зотеева Н.М., Антонова О.Ю., Клименко Н.С., Апаликова О.В., Carlson-Nilsson U., Карабицина Ю.И., Ухатова Ю.В., Гавриленко Т.А. Использование молекулярных маркеров R генов и типов цитоплазмы при интрогрессивной гибридизации диких полиплоидных мексиканских видов картофеля. Сельскохозяйственная биология, 2017, 52(5): 964-975 ( ).
  • DOI: 10.15389/agrobiology.2017.5.964rus
  • Хютти А.В., Антонова О.Ю., Мироненко Н.В., Гавриленко Т.А., Афанасенко О.С. Устойчивость картофеля к карантинным болезням. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2017, 21(1): 51-61 ( ).
  • DOI: 10.18699/VJ17.223
  • Albiski F., Najla S., Sanoubar R., Alkabani N., Murshed R. In vitro screening of potato lines for drought tolerance. Physiology and Molecular Biology of Plants, 2012, 18(4): 315-321 ( ).
  • DOI: 10.1007/s12298-012-0127-5
  • Alva A., Moore A., Collins H. Impact of deficit irrigation on tuber yield and quality of potato cultivars. Journal of Crop Improvement, 2012, 26: 211-227 ( ).
  • DOI: 10.1080/15427528.2011.626891
  • Anithakumari A.M., Nataraja K.N., Visser R.G.F., Van Der Linden C.G. Genetic dissection of drought tolerance and recovery potential by quantitative trait locus mapping of a diploid potato population. Mol. Breeding, 2012, 30(2): 1413-1429 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11032-012-9728-5
  • Fanourakis D., Carvalho S.M.P., Almeida D.P.F., Heuvelink E. Avoiding high relative air humidity during critical stages of leaf ontogeny is decisive for stomatal functioning. Physiologia Plantarum, 2011, 142: 274-286 ( ).
  • DOI: 10.1111/j.1399-3054.2011.01475.x
  • Wang-Pruski G., Schofield A. Potato: improving crop productivity and abiotic stress tolerance. In: Improving crop resistance to abiotic stress /N. Tuteja, S.S. Gill, A.F. Tiburcio, R. Tuteja (eds.). Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012: 1121-1153 ( ).
  • DOI: 10.1002/9783527632930.ch44
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp