Получение и оценка селекционного материала для создания F1 гибридов капусты пекинской (B.rapa ssp. pekinensis) c устойчивостью к стрессовым факторам

Получение и оценка селекционного материала для создания F1 гибридов капусты пекинской (B.rapa ssp. pekinensis) c устойчивостью к стрессовым факторам

Автор: Заставнюк А.Д., Монахос Г.Ф., Монахос С.Г.

Журнал: Овощи России @vegetables

Рубрика: Селекция, семеноводство и биотехнология растений

Статья в выпуске: 4 (72), 2023 года.

Бесплатный доступ

Актуальность и цель исследования. Капуста пекинская - овощная культура с высоким содержанием витаминов и низкой калорийностью, ценится за возможность получать несколько урожаев в год и высокую продуктивность. В последнее время поставки овоща в Россию сократились. В Госреестре менее 70 сортов и гибридов культуры, многие восприимчивы к важнейшим заболеваниям. Необходимо удовлетворить потребительский спрос и пополнить Госреестр новыми продуктивными коммерческими гибридами с устойчивостью к стрессорам. Цель исследования состояла в оценке и создании генотипов с набором ценных хозяйственных признаков, включая устойчивость к киле, мучнистой росе, раннему стеблеванию. Материалы и методы. В качестве растительного материала были использованы линии капусты пекинской различной степени инбредности и DH, а также гибридные комбинации от скрещивания этих линий. Линии получены в 2019-2020 годах, селекционный материал для них отбирали на провокационных фонах по устойчивости к киле и толерантности к внутреннему ожогу кочанов. Использовали следующие методы: выращивание растений; выделение ДНК (метод СТАВ); ПЦР-анализ; электрофорез и визуализация результатов; оценка продуктивности и дисперсионный анализ; создании удвоенных гаплоидов в культуре изолированных микроспор in vitro; оценка устойчивости / восприимчивости к мучнистой росе. Результаты. Рекомендованы 2 генотипа с высокой продуктивностью и выровненностью в обороте лето-осень 2022 года, выявлен генотип, превысивший 3 стандарта по массе кочана в обороте весна-лето 2022 года; в результате молекулярного генотипирования проведена дифференциация 41 линии по гену устойчивости к киле CRb; получены DH растения для 4 генотипов с устойчивостью к стеблеванию, изучена их отзывчивость к эмбриогенезу; проведена оценка 18 линий на устойчивость к мучнистой росе, выделены 7 генотипов с устойчивостью к заболеванию.

Еще

Капуста пекинская, brassica rapa ssp. pekinensis, кила, p.brassicae, мучнистая роса, устойчивость, молекулярно-генетический анализ, удвоенные гаплоиды

Короткий адрес: https://sciup.org/140301890

IDR: 140301890   |   DOI: 10.18619/2072-9146-2023-4-13-22

Список литературы Получение и оценка селекционного материала для создания F1 гибридов капусты пекинской (B.rapa ssp. pekinensis) c устойчивостью к стрессовым факторам

  • Артемьева А.М., Соловьева А.Е. Генетическое разнообразие и биохимическая ценность капустных овощных растений рода Brassica L. Вестник НГАУ. Биология. 2018;4(49):50-61. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2018-49-4-50-61 [Artem'eva A.M., Soloveva A.E. Genetic diversity and biochemical value of cabbage vegetable plants of the genus Brassica L. Vestnik NGAU. Biologiya. 2018;4(49):50-61. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2018-49-4-50-61 (In Russ.)]
  • Yuan J., Shen C., Yuan R. et al. Identification of genes related to tipburn resistance in Chinese cabbage and preliminary exploration of its molecular mechanism. BMC Plant Biol. 2021;567(21):1-12. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03303-z
  • Kamiński P., Podwyszyńska, M., Starzycki M. et al. Interspecific hybridisation of cytoplasmic male-sterile rapeseed with Ogura cytoplasm and Brassica rapa var. pekinensis as a method to obtain male-sterile Chinese cabbage inbred lines. Euphytica. 2016;(208):519-534. https://doi.org/10.1007/s10681-015-1595-9
  • Заставнюк А.Д., Монахос Г.Ф., Вишнякова А.В., Миронов А.А., Монахос С.Г. Генотипирование устойчивости к киле и оценка комбинационной способности капусты пекинской. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2022;(5):77- 91. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2022-5-77-91. EDN WDBKXQ.[Zastavnyuk A.D., Monakhos G.F., Vishnyakova A.V., Mironov A.A., Monakhos S.G. Chinese cabbage clubroot resistance genotyping and evaluation of combining ability. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2022;(5):77-91. (In Russ.)] EDN WDBKXQ.
  • Беренсен Ф.А., Антонова О.Ю., Артемьева А.М. Достижения и перспективы молекулярно-генетического маркирования устойчивости к некоторым патогенам у видов рода Brassica L. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019;23(6):656-666. https://doi.org/10.18699/VJ19.538. [Berensen F.A., Antonova O.Yu., Artemeva A.M. Achievements and prospects of molecular genetic marking of resistance to certain pathogens in species of the genus Brassica L. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(6):656-666. https://doi.org/10.18699/VJ19.538 (In Russ.)]
  • Монахос С.Г., Воронина А.В., Байдина А.В., Зубко О.Н. Селекция растений на устойчивость-основа защиты от болезней в органическом земледелии. Картофель и овощи. 2019;(6):38-40. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.92.83.009 [Monahos S.G., Voronina A.V., Bajdina A.V., Zubko O.N. Plant breeding for sustainability is the basis of protection against diseases in organic farming. Potato and vegetables. 2019;6:38-40 (In Russ.). https://doi.org/10.25630/PAV.2019.92.83.009 (In Russ.)]
  • Монахос Г.Ф., Монахос С.Г. Капуста пекинская. Биологические особенности, генетика, селекция и семеноводство. Монография. Москва: Издательство РГАУ-МСХА имени КА Тимирязева; 2009. [Monakhos G.F., Monakhos S.G. Chinese cabbage Brassica rapa L.Em. Metzg. ssp. pekinensis (Lour.) Hanelt. Biological characteristics, genetics, breeding and seed production. Monograph]. M.: Izd-vo RGAU-MSKhA imeni K.A. Timiryazeva. 2009. 182 р. (In Russ.)]
  • Malinowski R., Truman W., Blicharz S. Genius architect or clever thief-How Plasmodiophora brassicae reprograms host development to establish a pathogen oriented physiological sink. Molecular Plant-Microbe Interactions. 2019;32(10):1259-1266. https://doi.org/10.1094/MPMI-03-19-0069-CR
  • Wenjing R., Zhiyuan L., Fengqing H. et al. Utilization of Ogura CMS germplasm with the clubroot resistance Y. gene by fertility restoration and cytoplasm replacement in Brassica oleracea L. Horticulture research. 2020;(7):61. https://doi.org/10.1038/s41438-020-0282-8
  • Yoshikawa H. Studies on breeding of clubroot resistance in cole [Cruciferae] crops. Bulletin of the National Research Institute of Vegetables, Ornamental Plants and Tea. Series A.(Japan). 1993;(7):1-165. ISSN: 0916-684X.
  • Matsumoto E., Yasui С., Ohi M., Tsukada M. Linkage analysis of RFLP markers for clubroot resistance and pigmentation in Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis. Euphytica. 1998;104:79:86. https://doi.org/10.1023/A:1018370418201
  • Kuginuki Y., Yoshikawa H., Hirai M. Variation in virulence of Plasmodiophora brassicae in Japan tested with clubroot-resistant cultivars of Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis). European Journal of Plant Pathology. 1999;(105):327-332. https://doi.org/10.1023/A:1008705413127
  • Hirai M. Genetic analysis of clubroot resistance in Brassica rapa. Breeding science. 2006;(56):223-229. https://doi.org/10.1270/jsbbs.56.223
  • Monakhos S.G., Li N.M. Breeding value of clubroot resistance genes of Brassica rapa L. lines and effectiveness of molecular markers of mapped loci. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy (TAA). 2013;(6):68-81. (In Russ.)]
  • Ueno H.. et al. Molecular characterization of the CRa gene conferring clubroot resistance in Brassica rapa. Plant molecular biology. 2012;80:621-629. https://doi.org/10.1007/s11103-012-9971-5.
  • Kato T., Hatakeyama K., Fukino N. et al. Fine mapping of the clubroot resistance gene CRb and development of a useful selectable marker in Brassica rapa. Breeding science. 2013;63(1):116- 124. https://doi.org/10.1270/jsbbs.73-1cover
  • Suwabe K., Tsukazaki H., Iketani H., Hatakeyama K., Fujimura M., Nunome T., Fukuoka H., Matsumoto S., Hirai M. Identification of two loci for resistance to clubroot (Plasmodiophora brassicae Woronin) in Brassica rapa L. Theoretical Application Genetic. 2003.107:997-1002. https://doi.org/10.1007/s00122-003-1309-x
  • Nguen M.L., Monakhos G.F., Komahin R.A., Monakhos S.G. The new clubroot resistance locus is located on chromosome A05 in Chinese Cabbage (Brassica rapa L.). Genetika. 2018;54:296-304 (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S0016675818030037.
  • Monakhos S.G., Li N.M. Breeding of Chinese cabbage using biotechnological methods. Potato and vegetables. 2014;9:34-35. (In Russ.).
  • Dong Y.Q. Influencing factors and physiochemical changes of embryogenesis through in vitro isolated microspore culture in Brassica species. Biologia. 2021;(76):2629-2654. https://doi.org/10.1007/s11756-021-00721-0
  • Шмыкова Н.А., Шумилина Д.В., Супрунова Т.П. Получение удвоенных гаплоидов у видов рода Brassica L. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015;19(1):111-120. https://doi.org/10.18699/VJ15.014. [Shmykova N. A., Shumilina D.V., Suprunova T.P. Obtaining doubled haploids in species of the genus Brassica L. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(1):111-120. https://doi.org/10.18699/VJ15.014 (In Russ.)]
  • Monakhos S., Uwiragiye A., Zhao J., Zhang N., Bonnema G. Generation of doubled haploids through microspore culture from vegetable and oilseed Brassica rapa crops. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy (TAA). 2010;7:128-135 (In Russ.).
  • Krishnia S.K., Saharan G.S.; Singh D. Genetics of Alternaria blight resistance in inter and intraspecific crosses of Brassica juncea and Brassica carinata. Annals of Biology. 2000;16(2):211- 216. ISSN: 0970-0153.
  • Conn K.L., Tewari J.P., Awasthi R.P. A disease assessment key for Alternaria blackspot in rapeseed and mustard. Disease des plantes Survey'au Canada. 1990;70(1):19-22. ISSN: 0008-476X
  • Monakhos S.G. Creation of pure lines-doubled cabbage haploids in the culture of isolated microspores and selection of F1 hybrids based on modern biotechnology methods: methodological recommendations]. M.. 2014. 44 р. (In Russ.)
  • Custers J.B.M. Microspore culture in rapeseed (Brassica napus L.). Doubledhaploid production in crop plants. Academic Publisher. 2003. Р.185-194. https://doi.org/10.1007/978-94-017-1293-4_29
  • Murray M.G. and Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic acids research. 1980;8(19):4321- 4326. https://doi.org/10.1093/nar/8.19.4321
  • Kato T., Hatakeyama K., Fukino N. & Matsumoto S. Identificaiton of a clubroot resistance locus conferring resistance to a Plasmodiophora brassicae classified into pathotype group 3 in Chinese cabbage (Brassica rapa L.). Breeding science. 2012;62(3):282-287. https://doi.org/10.1270/jsbbs.62.282
  • Griffing B.А. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. Australian journal of biological sciences. 1956;9(4):463-493. https://doi.org/10.1071/BI9560463
  • Pechan P.M., Keller W.A. Identification of potentially embryogenic microspores in Brassica napus. Physiologia Plantarum. 1988;74(2):377-384. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1988.tb00646.x
  • Monakhos S.G. Integration of modern biotechnological and classical methods in vegetable crop breeding. Moscow, Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy. 2016. 335 р. (In Russ.).
  • Buczacki S., Toxopeus H., Mattusch P., Johnston T., Dixon G. & Hobolth L. Study of physiologic specialization in Plasmodiophora brassicae: proposals for attempted rationalization through an international approach. Transactions of the British Mycological Society. 1975;65(2):295-303. https://doi.org/10.1016/S0007-1536(75)80013-1
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp