Методы и способы исследований для решения задач селекции земляники садоводства (аналитический обзор)

Автор: Людмила Александровна Марченко

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 9, 2021 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования – изучить современные методы и способы исследований, применяемые для решения задач селекции земляники садовой. Классические методы селекции, применяемые на современном этапе, дополняемые новыми способами изучения генетического материала, оценки генома и уровня проявления хозяйственно ценных признаков, позволяют повышать эффективность создания сортов земляники садовой для различных целей и способов производства. При разработке модели нового сорта, оценки степени генетического родства исходных родительских форм результативным способом обработки большого объема данных является кластерный анализ, а также многомерные математические модели с его применением. Для оценки генома применяются различные маркерные системы на морфологическом, физиологическом и ДНК-уровнях. Fragaria × ananassa Duch. является сложным объектом для генетических исследований из-за высокого уровня плоидности. Использование генетических маркеров у земляники садовой направлено на поиск генов, связанных с устойчивостью к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам, изучение механизма устойчивости. В связи с развитием направления нутрицевтического и функционального питания особое значение уделяется изучению содержания биологически-активных веществ в плодах земляники. Для расширения генетической базы вида F. × ananassa Duch. активно изучаются и вовлекаются в селекционный процесс и другие виды Fragaria L., применяется межплоидная гибридизация и полиплоидия. Новые перспективы улучшения генома Fragaria × ananassa открылись с момента получения (1990 г.) первого трансгенного растения земляники садовой. Сообщается о положительных результатах применения методов генетической модификации в создании морозоустойчивых, солевыносливых и гербицидоустойчивых растений земляники садовой, линий, устойчивых к распространенным болезням и вредителям. Приведены сведения по исследованиям земляники садовой современными способами, включая генетическое маркирование, модификацию генома для создания сортов с новой геноплазмой.

Еще

Селекция, земляника садовая, методы исследования, способы изучения, генетические маркеры, редактирование генома

Короткий адрес: https://sciup.org/140257803

IDR: 140257803 | DOI: 10.36718/1819-4036-2021-9-59-68

Список литературы Методы и способы исследований для решения задач селекции земляники садоводства (аналитический обзор)

Иванов А.Ю., Куликов Р.С., Харченко М.М. и др. Исследовательский проект Селекция 2.0: исследовательский доклад НИУ ВШЭ и ФАС России. М., 2020. 368 с.
Гончаров Н.П., Гончаров П.Л. Методиче-ские основы селекции растений. Новоси-бирск: Гео, 2018. 439 с.
Global Conservation Strategy for Fragaria (Strawberry) [Editor-in-Chief, Chair Expert Committee Kim E. Hummer] // Scripta Horticulturae. March 2008. No. 6. 87 p.
Фадеева Т.С. Генетика земляники. Л.: Изд-во ЛГУ, 1975. 184 с.
Зубов А.А. Генетические особенности и се-лекция земляники: метод. указания. Мичу-ринск: ВНИИГ и СПР им. И. В. Мичурина, 1990. 81 с.
Milella L., Saluzzi D., Lapelosa M. et al. Rela-tionships between an Italian Strawberry Ecotype and its Ancestor using RAPD Markers. Genet Resour Crop Evol. 2006. Vol. 53. Pp. 1715–1720. DOI: 10.1007/s10722-005-1405-7.
Зубов А.А., Попова И.В. Селекция земляни-ки. Программа и методика селекции плодо-вых, ягодных и орехоплодных культур / под ред. Е.Н. Седова, Т.П. Огольцовой. Орел: Изд-во ВНИИСПК, 1995. С. 387–416.
Яковенко В.В., Лапшин В.И. Перспективные сорта земляники для промышленного вы-ращивания на юге России // Научный жур-нал КубГАУ. 2020. № 157 (03). С. 231–241.
Edger P.P., Poorten T.J., Van Buren R., Hardigan M.A., Colle1 M. et al. Origin and evo-lution of the octoploid strawberry genome // Nature Genetics. 2019. Vol. 51. Pp. 541–547. DOI: 10.1038/s41588-019-0356-4.
Rousseau-Gueutin M., Gaston A., Aïnouche A., Aïnouche M. L., Staudt G., Richard L., Denoyes-Rothan B. Tracking the evolutionary history of polyploidy in Fragaria L. (strawberry): New insights from phylogenetic analyses of low-copy nuclear genes // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2009. Vol. 51. Pp. 515–530. DOI: 10.1016/j.ympev.2008.12.024.
Daly A., Sjulin T.M. Few Cytoplasm Contribute to North American Strawberry Cultivars // HortScience. 1990. Vol. 25 (11). Pp. 1341–1342. DOI: 10.21273/HORTSCI.25.11.1341.
Супрун И.И., Ушакова Я.В., Токмаков С.В. и др. Изучение генетического разнообразия современных сортов яблони (Malus × domes-tica Borkh.) отечественной селекции с исполь-зованием микросателлитных локусов // Сель-скохозяйственная биология. 2015. Т. 50, № 1. С. 37–45. DOI: 10.15389/agrobiology.2015.1. 37rus.
Вус Н.А., Кобызева Л.Н., Безуглая О.Н. Оп-ределение селекционной ценности коллек-ционных образцов нута (Cicer arietinum L.) методом кластерного анализа // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020. № 24 (3). С. 244–251. DOI: 10.18699/VJ20.617.
Куликов И.М., Айтжанова С.Д., Андроно-ва Н.В. и др. Модель промышленного сорта земляники садовой для условий средней полосы России // Садоводство и виногра-дарство. 2020. № 3. С. 5–10. DOI: 10.31676/ 0235-2591-2020-3-5-10.
Лапшин В.И., Яковенко В.В., Щеглов С.Н. и др. Методический подход к оценке измен-чивости признаков продуктивности и качест-ва ягод в генетических коллекциях земляни-ки садовой (Fragaria × ananassa Duch.) // Ва-виловский журнал генетики и селекции. 2019. № 23(6). С. 675–682. DOI: 10.18699/ VJ19.540.
Friedt W., Snowdon R., Ordon F., Ahlemeyer J. Plant Breeding: Assessment of Genetic Diversi-ty in Crop Plants and its Exploitation in Breeding // Progress in Botany. 2007. Vol. 68. Pp.151–178.
Qin Y., Teixeira da Silva J. A., Zhang L., Zhang Sh. Transgenic strawberry: State of the art for improved traits // Biotechnology Ad-vances. 2008. No. 26. Pр. 219–232.
Shulaev V., Sargent D., Crowhurst, R.N., Mockler T.C., Folkerts O. et al. The genome of woodland strawberry (Fragaria vesca) // Na-ture Genetics. 2011. Vol. 43. No. 2. Pp. 109–116. DOI: 10.1038/ng.740.
Biswas A., Melmaiee K., Elavarthi S., Jones J., Reddy U. Characterization of strawberry (Fragaria spp.) accessions by genotyping with SSR markers and phenotyping by leaf antioxi-dant and trichome analysis // Scientia Horticulturae. 2019. Vol. 256. Pp.1–7. DOI: 10.1016/j.scienta.2019.108561.
Lerceteau-Köhler E., Gueґ rin G., Denoyes-Rothan B. Identification of SCAR markers linked to Rca2 anthracnose resistance gene and their assessment in strawberry germplasm // Theor Appl Genet. 2005. Vol. 111. Pp. 862–870. DOI: 10.1007/s00122-005-0008-1.
Лукъянчук И.В., Лыжин А.С., Козлова И.И. Анализ генетической коллекции земляники (Fragaria L.) по генам Rca2 и Rpf1 с использо-ванием молекулярных маркеров // Вавилов-ский журнал генетики и селекции. 2018. № 22(7). C. 795–799. DOI: 10.18699/VJ18.423.
Vining K.J., Davis T.M., Jamieson A.R., Ma-honey L.L. Germplasm resources for verticilli-um wilt resistance breeding and genetics in strawberry (Fragaria) // Journal of Berry Re-search. 2015. Vol. 5. Pp. 183–195. DOI: 10.3233/JBR-150096.
Van de Weg W.E. A gene-for-gene model to explain interactions between cultivars of strawberry and races of Phytophthora fragariae var. fragariae // Theor Appl Genet. 1997. Vol. 94. Pp. 445–451.
Bestfleisch M., Luderer‐Pflimpfl M., Höfer M., Schulte E., Wünsche J., Hanke M.-V., Flachow-sky H. Evaluation of strawberry (Fragaria L.) genetic resources on resistance to Botrytis cinerea // Plant Pathology. 2015. Vol. 64(2). Pp. 396–405. DOI: 10.1111/ppa.12278.
Zhang G., Jia S., Yan Zh., Wang Yu., Zhao F., Sun Y. A strawberry mitogen-activated protein kinase gene, FaMAPK19, is involved in disease resistance against Botrytis cinerea // Scientia Horticulturae. 2002. Vol. 265. Pp. 1–9. DOI: 10.1016/j.scienta.2020.109259.
Хлесткина Е.К. Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17, № 4/2. С. 1044–1052.
Смиряев А.В. Биометрико-генетический ана-лиз несходства генотипов. Модель и пара-метры // Генетика. 2008. Т. 44, № 2. С. 269–275.
Wang J., Yang E., Chaurand P., Raghavan V. Visualizing the distribution of strawberry plant metabolites at different maturity stages by MALDI-TOF imaging mass spectrometry // Food Chemistry. 2021. Vol. 345. Pp. 1–9. DOI: 10.1016/j.foodchem.2020.128838.
Акимов М.Ю., Лукъянчук И.В., Жбанова Е.В. и др. Плоды земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.) как ценный источник пище-вых и биологически активных веществ (об-зор) // Химия растительного сырья. 2020. № 1. С. 5–18. DOI: 10.14258/jcprm. 2020015511.
Акимов М.Ю. Новые селекционно-технологические критерии оценки плодовой и ягодной продукции для индустрии здоро-вого и диетического питания // Вопросы пи-тания. 2020. Т. 89, № 4. С. 244–254. DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10057.
Alvarez-Suarez J.M., Cuadrado C., Redon-do I.B., Giampieri F., Gonz´alez-Param´ A.M., Santos-Buelga C. Novel approaches in antho-cyanin research – Plant fortification and bioa-vailability issues // Trends in Food Science & Technology. 2021. DOI: 10.1016/j.tifs.2021. 01.049.
Singha A., Singhb B.K., Dekaa B.C., Sanwa-la S.K., Patela R.K., Vermaa M.R. The genetic variability, inheritance and inter-relationships of ascorbic acid, β-carotene, phenol and an-thocyanin content in strawberry (Fra-garia×ananassa Duch.) // Scientia Horticul-turae. 2011. Vol. 129. Pp.86–90.
Sarıdaş M.A. Seasonal variation of strawberry fruit quality in widely grown cultivars under Mediterranean climate condition // Food Com-position and Analysis. Vol. 97. DOI: 10.1016/ j.jfca.2020.103733.
Лукъянчук И.В., Жбанова Е.В. Оценка гене-тической коллекции земляники по содержа-нию в плодах антоцианов // Вестник Том-ского государственного университета. Био-логия. 2017. № 38. С. 134–148. DOI: 10.17223/19988591/38/8.
Акимов М.Ю., Жбанова Е.В., Макаров В.Н. и др. Пищевая ценность плодов перспективных сортов земляники // Вопросы пита-ния. 2019. Т. 88, № 2. С. 64–72. DOI: 10.24411/0042-8833-2019-10019.2019.
Акимов М.Ю., Жбанова Е.В., Лукъянчук И.В. и др. Характеристика сортового фонда зем-ляники по химическому составу и антиокси-дантной ценности плодов в условиях Цен-трально-Черноземного района // Вестник КрасГАУ. 2019. № 1. С. 56–60.
Morales-Quintana L., Ramos P. Chilean strawberry (Fragaria chiloensis): An integrative and comprehensive review // Food Research International. 2019. Vol. 119. Pp. 769–776. DOI: 10.1016/j.foodres.2018.10.059.
Luo G., Xue L., Guo R., Ding Y., Xu W., Lei J. Creating interspecific hybrids with improved cold resistance in Fragaria // Scientia Horticulturae. 2018. Vol. 234. Pp. 1–9. DOI: 10.1016/j.scienta.2018.02.023.
Mazzoni L., Di Vittori L., Balducci F., Forbes-Hernández T.Y., Giampieri F., Battino M., Mez-zetti B., Capocasa F. Sensorial and nutritional quality of inter and intra-Specific strawberry genotypes selected in resilient conditions // Scientia Horticulturae. 2020. Vol. 261. Pp. 1–6. DOI: 10.1016/j.scienta.2019.108945.
Hummer K.E., Nathewet P., Yanagi T. Deca-ploidy in Fragaria inturupensis (Rosaceae) // American Journal of Botany. 2009. Vol. 96(3). Pp. 713–716. DOI: 10.3732/ajb.0800285.
Luoa G., Xuea L., Xub W., Zhaoa J., Wanga J., Dinga Y., Luana K., Leia J. Breeding decaploid strawberry with improved cold resistance and fruit quality // Scientia Horticulturae. 2019. Vol. 251. Pp. 1–8. DOI: 10.1016/j.scienta.2019. 03.001.
Nehra N.S., Chibbar R.N., Kartha K.K., Dat-la R.S.S., Crosby W.L., Stushnoff C.K. Genetic transformation of strawberry by Agrobacterium tumefaciens using a leaf disk regeneration sys-tem // Plant Cell Rep. 1990. Vol. 9. Pp. 293–298.
Mason A.S., Batley J. Creating new interspe-cific hybrid and polyploid crops // Trends in Bi-otechnology. 2015. Т. 33. Vol. 8. Pp. 436–441. DOI: 10.1016/j.tibtech.2015.06.004.
Gu X., Gao Z., Zhuang W., Qiao Y., Wang X., Mi L., Zhang Z., Lin Z. Comparative proteomic analysis of rd29A:RdreB1BI transgenic and non-transgenic strawberries exposed to low temperature // Journal of Plant Physiology. 2013. Vol. 170. Pp. 696–706. DOI: 10.1016/ j.jplph.2012.12.012.
Wang F., Gao Z., Qiao Y., Mi L., Li J., Zhang Z., Lin Z.-l., Gu X.-b. RdreB1BI Gene expression driven by the stress-induced promoter RD29A enhances tolerance to cold stress in Benihope strawberry // Acta Hortic. 2014. Vol. 1049. Pp. 975–988. DOI: 10.17660/ActaHortic.2014. 1049.159.
Husaini A.M., Abdin M.Z. Development of transgenic strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) plants tolerant to salt stress // Plant Science. 2008.Vol. 174. Pp. 446–455.
Graham J., Gordon S.C., Smith K., McNcol R.J., McNcol J.W. The effect of the cowpea trypsin in-hibitor in strawberry on damage by vine weevil under field conditions // Hortic Sci Biotechnol Journal. 2002. Vol. 77. Pp.33–40. DOI: 10.1080/ 14620316.2002.11511453.
Chalavi V., Tabaeizadeh Z., Thibodeau P. En-hanced Resistance to Verticillium dahlia in Transgenic Strawberry Plans Expressing a Lacopersicon chilense Chitinase Gene // Amer. Soc. Hort. Sci. J. 2003. Vol. 128(5). Pp. 747–753.
Morgan A., Baker C.M., Chu J.S.F., Lee K., Crandall B.A., Jose L. Production of herbicide tolerant strawberry through genetic engineer-ing // Acta Hortic. J. 2002. Vol. 567. Pp. 113–115. DOI: 10.17660/ActaHortic.2002.567.15.
Gao Q., Luo H., Li Y., Liu Z., Kang Ch. Genet-ic modulation of RAP alters fruit coloration in both wild and cultivated strawberry // Plant Biotechnology Journal. 2020. Vol. 18. Pp.1550–1561. DOI: 10.1111/pbi.13317.

Еще

Статья научная