Перспективы ускорения селекции корнеплодных культур при использовании биотехнологических методов
Автор: Домблидес Е.А., Заячковская Т.В., Вюртц Т.С., Кулаков Ю.В., Чичварина О.А., Тукусер Я.П., Стебницкая К.С., Фомичева М.Г., Минейкина А.И., Домблидес А.С., Козарь Е.В.
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Селекция, семеноводство и биотехнология растений
Статья в выпуске: 6 (86), 2025 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Актуальность ускорения селекции корнеплодов продиктована двумя глобальными вызовами: необходимостью обеспечения продовольственной безопасности для растущего населения в условиях ограниченных ресурсов и неспособностью классических методов, отличающихся длительностью и трудоемкостью, оперативно на них реагировать. Интеграция биотехнологий в селекционный процесс позволяет кардинально ускорить достижение целей селекции. Материал и методы. В качестве растительного материала использовали перспективные сортообразцы овощных корнеплодных культур селекции ФГБНУ ФНЦО. Отбор бутонов проводили с донорных растений, выращенных как в поликарбонатной теплице, так и в климатической камере из корнеплодов, прошедших яровизацию. В исследованиях использовали общепринятые методы культивирования клеток и тканей in vitro согласно разработанным в ФГБНУ ФНЦО протоколам для культуры неопыленных семяпочек, культуры изолированных микроспор in vitro, технологии «спасения зародышей/ "embryo rescue"», клонального микроразмножения корнеплодных культур. Результаты. Показана эффективность получения линий удвоенных гаплоидов (DH-линий) с использованием культуры изолированных микроспор и неопылённых семяпочек in vitro, а также рассмотрены возможности использования в селекционном процессе технологий микроклонального размножения и «спасения зародышей». Для свеклы столовой достигнут выход до 25 эмбриоидов, а для моркови столовой до 55 эмбриоидов на 100 введенных в культуру in vitro неопыленных семяпочек. При использовании культуры изолированных микроспор у представителей семейства Brassicaceae для редиса максимальная эффективность технологии составила – 8 эмбриоидов на чашку Петри, для репы – 53 эмбриоида, а у представителей семейства Apiaceae для моркови – 161 эмбриоид, для пастернака – 20 эмбриоидов. С использованием технологии «спасения зародышей» получены межвидовые гибриды между капустой белокочанной (Brassica oleracea L.) и устойчивым к киле дайконом (Raphanus sativus L.), а также межвидовые гибриды от скрещивания капусты белокочанной с репой (♀ B. oleraceae L.× ♂ B. rapa). Для редиса, свеклы и моркови столовой оптимизирован метод клонального микроразмножения, в том числе и для линий с мужской стерильностью. Практическим результатом проведённых исследований стало создание и регистрация новых сортов и DH-линий: моркови столовой Соната, редиса (Жегалов, Веня, Персей), и получение патента на изобретение № 2807444 «Способ изоляции микроспор для получения удвоенных гаплоидов семейства Brassicaceae в культуре микроспор in vitro». Заключение. В работе представлены результаты применения современных биотехнологических методов in vitro для ускорения селекционного процесса овощных корнеплодных культур семейства Amaranthaceae Juss. (свёкла столовая), Apiaceae Lindl. (морковь столовая, пастернак), Brassicaceae Burn. (редис, дайкон, репа). Сроки создания сортов и гибридов корнеплодных культур могут быть существенно сокращены за счет внедрения биотехнологических методов в селекционный процесс при тесном содружестве биотехнологов и селекционеров.
Ускорение селекции, корнеплодные культуры, биотехнологические методы, культура in vitro, удвоенные гаплоиды (DH-линии), клональное микроразмножение, «спасение» зародышей, культура изолированных микроспор, культура неопыленных семяпочек, межвидовые гибриды
Короткий адрес: https://sciup.org/140313397
IDR: 140313397 | УДК: 635.1:631.527.8 | DOI: 10.18619/2072-9146-2025-6-5-17
Biotechnological approaches for accelerated breeding of root crops
Relevance. The relevance of accelerating root crop breeding is dictated by two global challenges: the need to ensure food security for a growing population in conditions of limited resources and the inability of classical methods, characterized by their duration and complexity, to respond promptly to them. The inte gration of biotechnologies into the breeding process makes it possible to dramatically accelerate the achievement of breeding goals. Materials and Methods. Prospective cultivars of vegetable root crops selected by the Federal Scientific Vegetable Center were used as plant material. Buds were selected from donor plants grown both in a polycarbonate greenhouse and in a climate chamber from vernalized root crops. The research used generally accepted methods of in vitro cell and tissue cultivation according to protocols developed at the Federal Scientific Vegetable Center for the culture of unpollinated ovules, culture of isolated microspores in vitro, embryo rescue technology, and clonal micropropagation of root crops. Results. The efficiency of obtaining lines of doubled haploids (DH-lines) using cultures of isolated microspores and pollinated ovules in vitro is shown, and the possibilities of using microclonal reproduction and "embryo rescue" technologies in the breeding process are considered. For beetroot, the yield of up to 25 embryoids has been achieved, and for carrot, up to 55 embryoids per 100 in vitro unpollinated ovules introduced into culture. By the use of a culture of isolated microspores from representatives of Brassicaceae family for radishes, the maximum efficiency of the technology was 8 embryoids per Petri dish, 53 embryoids for turnips, 161 embryoids for carrots, and 20 embryoids for parsnips. Interspecific hybrids between white cabbage (Brassica oleracea L.) and keel-resistant daikon (Raphanus sativus L.), as well as interspecific hybrids from crossing white cabbage with turnips (♀ B. oleraceae L.× ♂ B. rapa), were obtained using the "embryo rescue" technology. The method of clonal micropropagation has been optimized for radishes, beets and carrots, including for lines with male sterility. The practical result of the research was the creation and registration of new varieties and DH-lines: Sonata table carrots, radishes (Zhegalov, Venya, Persey), and obtaining a patent for invention No. 2807444 "Microspore isolation method for obtaining doubled haploids of the Brassicaceae family in microspore culture in vitro." Conclusion. The paper presents the results of the application of modern biotechnological methods in vitro to accelerate the breeding process of vegetable root crops of the Amaranthaceae Juss family. (red beet), Apiaceae Lindl. (carrots, parsnips), Brassicaceae Burn. (radish, daikon, turnip). The time frame for the creation of varieties and hybrids of root crops can be significantly reduced by introducing biotechnological methods into the breeding process with the close cooperation of biotechnologists and breeders.
