Создание российских адаптивных сортов яблони (Malus x domestica Borkh.) ВНИИСПК - смена задач и развитие методов селекции (обзор)

Создание российских адаптивных сортов яблони (Malus x domestica Borkh.) ВНИИСПК - смена задач и развитие методов селекции (обзор)

Автор: Седов Е.Н., Янчук Т.В., Корнеева С.А., Макаркина М.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Обзоры, проблемы, итоги

Статья в выпуске: 5 т.57, 2022 года.

Бесплатный доступ

Яблоня ( Malus × domestica Borkh.) относится к наиболее экономически значимым плодовым культурам с прогнозируемым ростом мирового объема продукции. Яблоки ценятся диетологами как важный источник сахаров, аскорбиновой кислоты, других витаминов, микроэлементов, пектинов и биологически активных веществ. Внешний вид (размер, цвет) и аромат - основные факторы привлекательности плодов яблони для потребителя. С экономической точки зрения основное внимание в последние десятилетия уделяется технологическим признакам, адаптивности, урожайности, лежкость плодов, устойчивость к болезням. Итогом 65-летних исследований (1956-2021 годы), которые проводились в старейшем в России помологическом учреждении - Всероссийском НИИ селекции плодовых культур (ВНИИСПК), отметившем в 2020 году 175-летие, стали 56 новых сортов яблони, которые включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, в том числе 38 сортов на принципиально новой генетической основе. К началу этих исследований в садах средней полосы России основными были сорта яблони народной селекции (Антоновка обыкновенная, Коричное полосатое, Осеннее полосатое, Грушовка московская, Папировка) и сорта селекции И.В. Мичурина Пепин шафранный, Бельфлёр китайка, Бессемянка мичуринская, Дочь Коричного, Китайка золотая ранняя. На первом этапе селекции основными методами была повторная гибридизация, селекция на основе географически отдаленных скрещиваний и свободного опыления. Были созданы и районированы сорта яблони Ветеран, Орлик, Память воину, Орловское полосатое и ряд других сотов. Селекция яблони на полиплоидном уровне ведется в институте с 1970 года. Триплоидные сорта характеризуются более регулярным плодоношением по годам, высокой массой и товарностью плодов и повышенной самоплодностью. Нами разработана методика создания триплоидных сортов яблони и получена серия триплоидных сортов от интервалентных скрещиваний диплоидов (2 n = 2×) и тетраплоидов (2 n = 4×). К настоящему времени районированы 18 триплоидных сортов, из которых шесть дополнительно обладают иммунитетом к парше. К лучшим следует отнести триплоидные сорта Рождественское, обладающий иммунитетом к парше, и Синап орловский, полученный от двух диплоидных сортов благодаря отсутствию редукции хромосом у одного из родителей. Эти сорта получили широкое распространение, и каждый из них районирован в четырех регионах России. Селекция иммунных к парше сортов ведется во ВНИИСПК с 1977 года. Разработана методика отбора иммунных к парше сортов и сеянцев на искусственном инфекционном фоне. Создано и районировано 25 иммунных к парше сортов, в том числе шесть иммунных и триплодных и четыре иммунных и колонновидных. Лучшие иммунные сорта - Болотовское, Веньяминовское, Имрус и Свежесть, иммунные и триплоидные - Александр Бойко, Вавиловское, Рождественское, Масловское и Яблочный Спас. Селекция колонновидных сортов яблони ведется с 1984 года. Создано пять колонновидных сортов - Восторг, Гирлянда, Приокское, Поэзия, Орловская Есения. Все они, кроме сорта Орловская Есения, обладают иммунитетом к парше. Селекция яблони на улучшение биохимического состава плодов ведется с 1970 года. Во ВНИИСПК созданы сорта с улучшенным биохимическим составом плодов. По многолетним данным, сорта с повышенным содержанием сахаров в плодах - Вавиловское (13,0 %) и Министр Киселев (13,1 %), с повышенным содержанием витамина С - Ивановское (19,5 мг/100 г), Ветеран (19,4 мг/100 г) и Пепин орловский (15,3 мг/100 г), с повышенным содержанием Р-активных веществ - Кандиль орловский (558 мг/100 г), Орловский пионер (514 мг/100 г), Памяти Хитрово (480 мг/100 г), Радость Надежды (474 мг/100 г). В перспективе планируется создание новых колонновидных триплоидных сортов яблони, а также триплоидных сортов, сочетающих колонновидность и иммунитет к парше (элитные сеянцы с такими качествами уже получены). Подобных гибридов яблони до настоящего времени не существовало ни среди сортов, ни среди дикорастущих форм.

Еще

Malus × domestica borkh, яблоня, селекция, повторная гибридизация, полиплоидия, цитоэмбриология, иммунитет к парше, колонновидность, сахара, витамин с, р-активные вещества

Короткий адрес: https://sciup.org/142236360

IDR: 142236360   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2022.5.897rus

Список литературы Создание российских адаптивных сортов яблони (Malus x domestica Borkh.) ВНИИСПК - смена задач и развитие методов селекции (обзор)

  • Food and Agriculture Organization of the United Nations. FAOSTAT, 2016. Режим доступа: http://faostat3.fao.org/browse/rankings/commodities_by_regions/E. Без даты.
  • Migicovsky Z., Gardner K.M., Richards C., Thomas Chao C., Schwaninger H.R., Fazio G., Zhong G.Y., Myles S. Genomic consequences of apple improvement. Hortic Res., 2021, 8(1): 9 (doi: 10.1038/s41438-020-00441-7).
  • Foreign Agricultural Service/USDA Global Market Analysis. Fresh Apples, Grapes, and Pears: World Markets and Trade. June 2022. Режим доступа: https://apps.fas.usda.gov/psdonline/circu-lars/fruit.pdf. Без даты.
  • Vasile M., Bunea A., Ioan C.R., Ioan B.C., Socaci S., Viorel M. Phytochemical content and antioxidant activity of Malus domestica Borkh peel extracts. Molecules, 2021, 26(24): 7636 (doi: 10.3390/molecules26247636).
  • Liu H., Liu Z., Wu Y., Zheng L., Zhang G. Regulatory mechanisms of anthocyanin biosynthesis in apple and pear. Int. J. Mol. Sci., 2021, 22(16): 8441 (doi: 10.3390/ijms22168441).
  • Li Y., Sun H., Li J., Qin S., Yang W., Ma X., Qiao X., Yang B. Effects of genetic background and altitude on sugars, malic acid and ascorbic acid in fruits of wild and cultivated apples (Malus sp.). Foods, 2021, 10(12): 2950 (doi: 10.3390/foods10122950).
  • Tu S.-H., Chen L.-C., Ho Y.-S. An apple a day to prevent cancer formation: reducing cancer risk with flavonoids. J. Food Drug Anal., 2017, 25: 119-124 (doi: 10.1016/j.jfda.2016.10.016).
  • Peace C.P., Bianco L., Troggio M., van de Weg E., Howard N.P., Cornille A., Durel C.E., Myles S., Migicovsky Z., Schaffer R.J., Costes E., Fazio G., Yamane H., van Nocker S., Gottschalk C., Costa F., Chagne D., Zhang X., Patocchi A., Gardiner S.E., Hardner C., Kumar S., Laurens F., Bucher E., Main D., Jung S., Vanderzande S. Apple whole genome sequences: recent advances and new prospects. Hortic Res., 2019, 6: 59 (doi: 10.1038/s41438-019-0141-7).
  • Flachowsky H., Le Roux P.M., Peil A., Patocchi A., Richter K., Hanke M.V. Application of a high-speed breeding technology to apple (Malus x domestica) based on transgenic early flowering plants and marker-assisted selection. New Phytol, 2011, 192(2): 364-377 (doi: 10.1111/j.1469-8137.2011.03813.x).
  • Igarashi M., Hatsuyama Y., Harada T., Fukasawa-Akada T. Biotechnology and apple breeding in Japan. Breed Sci, 2016, 66(1): 18-33 (doi: 10.1270/jsbbs.66.18).
  • Podwyszynska M., Markiewicz M., Broniarek-Niemiec A, Matysiak B., Marasek-Ciolakowska A. Apple autotetraploids with enhanced resistance to apple scab (Venturia inaequalis) due to genome duplication-phenotypic and genetic evaluation. Int. J. Mol. Sci., 2021, 22(2): 527 (doi: 10.3390/ijms22020527).
  • Chen Z., Yu L., Liu W., Zhang J., Wang N., Chen X. Research progress of fruit color development in apple (Malus domestica Borkh.). Plant Physiol Biochem., 2021, 162: 267-279 (doi: 10.1016/j.plaphy.2021.02.033).
  • Univer T., Ikase L. Breeding apple scab resistant cultivars in Estonia. Acta Hortic., 2021, 1307: 7-12 (doi: 10.17660/ActaHortic.2021.1307.2).
  • Blazek J., Zeleny L., Dankova V. Tree and fruit characteristics of four apple novelties in the Czech Republic. Acta Hortic., 2021, 1307: 43-48 (doi: 10.17660/ActaHortic.2021.1307.7).
  • Kon T., Sato S., Kudo T., Fujita K., Fukasawa-Akawa T. Apple breeding at Aomori apple experiment station, Japan. Acta Hortic., 2000, 538: 215-218 (doi: 10.17660/ActaHortic.2000.538.36).
  • Fischer C. Apple breeding in the Federal Centre for Plant Breeding Research, Institute for Fruit Breeding at Dresden-Pfflnitz, Germany. Acta Hortic., 2000, 538: 225-227 (doi: 10.17660/Acta-Hortic.2000.538.38).
  • Brown S.K., Maloney K.E., Hemmat M., Aldwinckle H.S. Apple breeding at Cornell: genetic studies of fruit quality, scab resistance and plant architecture. Acta Hortic., 2004, 663: 693-698 (doi: 10.17660/ActaHortic.2004.663.124).
  • Nybom H. Apple production and breeding in Sweden. Chronica Horticulturae, 2019, 59(2): 21-25.
  • Skytte af Satra J., Troggio M., Odilbekov F., Sehic J., Mattisson H., Hjalmarsson I., Ingvarsson P.K., Garkava-Gustavsson L. Genetic status of the Swedish Central collection of heirloom apple cultivars. Scientia Horticulturae, 2020, 272: 109599 (doi: 10.1016/j.scienta.2020.109599).
  • Fischer C. Apple breeding in the Federal Centre For Plant Breeding, Research Institute For Fruit Breeding at Dresden-Pillnitz, Germany. Acta Horticulturae, 2000, 538: 225-227 (doi: 10.17660/ActaHortic.2000.538.38).
  • Hofer M., Flachowsky H., Schropfer S., Peil A. Evaluation of scab and mildew resistance in the Gene Bank Collection of apples in Dresden-Pillnitz. Plants (Basel), 2021, 10(6): 1227 (doi: 10.3390/plants10061227).
  • Luby J.J., Howard N.P., Tillman J.R., Bedford D.S. Extended pedigrees of apple cultivars from the University of Minnesota Breeding Program elucidated using SNP array markers. HortScience, 2022, 57(3): 472-477 (doi: 10.21273/H0RTSCI16354-21).
  • Седов Е.Н., Макаркина М.А., Седышева Г.А., Серова З.М. Конвейер сортов яблони, их устойчивость к парше и биохимическая характеристика плодов: итоги 60 лет селекционных исследований. Сельскохозяйственная биология, 2015, 50(5): 637-640 (doi: 10.15389/agrobiology.2015.5.637rus).
  • Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур /Под ред. Е.Н. Седова. Орел, 1995.
  • Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур /Под ред. Е.Н. Седова, Т.П. Огольцовой. Орел, 1999.
  • Комплексная программа по селекции семечковых культур на 2001-2020 гг. (Постановление международной научно-методической конференции «Основные направления и методы селекции семечковых культур»). Орел, 2001.
  • Кичина В.В. Принципы улучшения садовых растений. М., 2011.
  • Совершенствование технологии выведения новых сортов плодовых культур, их испытания и внедрения в производство. Рекомендации. М., 1989.
  • Laurens F., Aranzana M.J., Arus P., Bassi D., Bink M., Bonany J., Caprera A., Corelli-Grappa-delli L., Costes E., Durel C.E., Mauroux J.B., Muranty H., Nazzicari N., Pascal T., Patocchi A., Peil A., Quilot-Turion B., Rossini L., Stella A., Troggio M., Velasco R., van de Weg E. An integrated approach for increasing breeding efficiency in apple and peach in Europe. Hortic Res., 2018, 5: 11 (doi: 10.1038/s41438-018-0016-3).
  • Kumar S., Hilario E., Deng C.H., Molloy C. Turbocharging introgression breeding of perennial fruit crops: a case study on apple. Hortic Res., 2020, 7: 47 (doi: 10.1038/s41438-020-0270-z).
  • Nilsson-Ehle H. Some new information about tetraploid apple varieties and their use and role in brieding of fruit trees. Sverig. Pomol. Foren Arsskr, 1944, 45: 229-237. Einset J. Apple breeding enters a new era. Fm. Res., NY, 1947, 13(2): 5.
  • Dermen H. Tetraploid and diploid adventitious shoots from a giant sport of McIntosh apple. J. Hered, 1951, 42: 144-149.
  • Седышева Г.А., Седов Е.Н. Полиплоидия и селекция яблони. Орел, 1994.
  • Седов Е.Н., Седышева Г.А., Серова З.М. Селекция яблони на полиплоидном уровне. Орел, 2008.
  • Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптивный рекомбиногенез). Кишинев, 1980.
  • Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений и проблемы агросферы (теория и практика). T. 1. М., 2004.
  • Седышева Г.А., Горбачева Н.Г. Оценка состояния женской генеративной сферы у некоторых полиплоидных форм яблони в связи с использованием их в селекции. Достижения науки и техники АПК, 2010, 4: 30-32.
  • Прудников П.С., Седов Е.Н., Прудникова Е.Г. Сравнительная характеристика физиолого-биохимических показателей сортов Malus domestica, отличающихся по уровню плоидности. Вестник Орловского ГАУ, 2017, 3(66): 10-15.
  • Lespinasse Y., Alston F.H., Watkins R. Cytological techniques for use in apple breeding. Annals of Applied Biology, 1976, 82(2): 349-353 (doi: 10.1111/j.1744-7348.1976.tb00570.x).
  • Podwyszynska M., Marasek-Ciolakowska A. Ploidy, genome size, and cytogenetics of apple. In: The apple genome. Compendium of Plant Genomes /S.S. Korban (ed.). Springer, Cham, 2021: 4771 (doi: 10.1007/978-3-030-74682-7_4).
  • Wojcik D., Marat M., Marasek-Ciolakowska A., Klamkowski K., Buler Z., Podwyszynska M., Tomczyk P.P., Wojcik K., Treder W., Filipczak J. Apple autotetraploids — phenotypic characterisation and response to drought stress. Agronomy, 2022, 12(1): 161 (doi: 10.3390/agronomy12010161).
  • Hias N., Leus L., Davey M.W., Vanderzande S., Van Huylenbroeck J., Keulemans J. Effect of polyploidization on morphology in two apple (Malus x domestica) genotypes. Hort. Sci. (Prague), 2017, 44(2): 55-63 (doi: 10.17221/7/2016-H0RTSCI).
  • Luo F., Evans K., Norelli J.L., Zhang Z., Peace С. Prospects for achieving durable disease resistance with elite fruit quality in apple breeding. Tree Genetics & Genomes, 2020, 16: 21 (doi: 10.1007/s11295-020-1414-x).
  • Patocchi A., Wehrli A., Dubuis P.H., Auwerkerken A., Leida C., Cipriani G., Passey T., Staples M., Didelot F., Philion V., Peil A., Laszakovits H., Ruhmer T., Boeck K., Baniulis D., Strasser K., Vavra R., Guerra W., Masny S., Ruess F., Le Berre F., Nybom H., Tartarini S., Spornberger A., Pikunova A., Bus V.G.M. Ten years of VINQUEST: first insight for breeding new apple cultivars with durable apple scab resistance. Plant Dis., 2020, 104(8): 2074-2081 (doi: 10.1094/PDIS-11- 19-2473-SR).
  • Жданов В.В. Методика отбора устойчивых к парше сортов и сеянцев яблони на искусственных инфекционных фонах. М., 1985.
  • Кичина В.В. Природа сорта и биологические пределы его улучшения. Плодоводство и яго-доводство России, 2005, XII: 65-81.
  • Седов Е.Н. Использование генофонда яблони: источники и доноры хозяйственно-полезных признаков. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2015, 19(1): 104-110.
  • Evans K. Apple breeding in the Pacific Northwest. Acta Horticulturae, 2013, 976: 75-78 (doi: 10.17660/ActaHortic.2013.976.6).
  • Shan F. The apple breeding program at the Department of Agriculture and Food Western Australia. Acta Horticulturae, 2013, 976: 57-61 (doi: 10.17660/ActaHortic.2013.976.3).
  • Fischer M., Fischer C. 75 years of tradition in classical Pillnitz fruit breeding — aims, results. Acta Horticulturae, 2004, 663: 699-706 (doi: 10.17660/ActaHortic.2004.663.125).
  • Савельева Н.Н. Селекция иммунных к парше сортов яблони, проблема стабильной устойчивости и возможные способы ее решения (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2010, 1: 13-21.
  • Сушков А.М., Сушков А.А. Роль селекции в повышении эффективности ведения устойчивого садоводства Саратовского Поволжья. Плодоводство и ягодоводство России, 2012, ХХХЩ2): 234-239.
  • Кондратенко Т.Е., Гонерук Ю.Д. Адаптивность иммунных к парше сортов яблони Орловской селекции в условиях Украины. Мат. Межд. конф. «Адаптивный потенциал и качество продукции сортов и сорто-подвойных комбинаций плодовых культур». Орел, 2012: 127-133.
  • Сухоцкий М.И. Как бороться с потерей яблоней иммунитета к парше. Питомник и частный сад, 2013, 3(21): 8.
  • Седов Е.Н., Жданов В.В., Серова З.М., Макаркина М.А. Селекция яблони на устойчивость к парше: развитие идей Н.И. Вавилова и И.В. Мичурина. Сельскохозяйственная биология, 2013, 1: 42-52 (doi: 10.15389/agrobiology.2013.1.42rus).
  • Patrascu B.-I., Pamfil D., Sestras R., Gaboreanu I., Kov6cs K., Anda-Raluca R., Bondrea I. Molecular analysis of scab resistance in apple cultivars and hybrids from Transylvania. Bulletin UASVM Animal Science and Biotechnologies, 2006, 62: 248-251.
  • Седов Е.Н., Корнеева С.А., Серова З.М. Колонновидная яблоня в интенсивном саду. Орел, 2013.
  • Vavra R., Vejl P., Blazek, J. Growth characteristics of columnar apple tree genotypes. Acta Hortic., 2021, 1307: 83-90 (doi: 10.17660/ActaHortic.2021.1307.13).
  • Zhou Z., Zhang L., Shu J., Wang M, Li H, Shu H, Wang X, Sun Q, Zhang S. Root breeding in the post-genomics era: from concept to practice in apple. Plants (Basel), 2022, 11(11): 1408 (doi: 10.3390/plants11111408).
  • Roberto S.R., Novello V., Fazio G. Editorial: new rootstocks for fruit crops: breeding programs, current use, future potential, challenges and alternative strategies. Front Plant Sci., 2022, 13: 878863 (doi: 10.3389/fpls.2022.878863).
  • Грушева Т.П., Самусь В.А. Производственно-биологические особенности колонновидных сортов в условиях Беларуси. В сб.: Плодоводство. Минск, 2014: 35-47.
  • Baldi P., Wolters P.J., Komjanc M., Viola R., Velasco R., Salvi S. Genetic and physical characterisation of the locus controlling columnar habit in apple (Malus x domestica Borkh.). Mol. Breeding, 2013, 31: 429-440 (doi: 10.1007/s11032-012-9800-1).
  • Кичина В.В. Колонновидные яблони: все о яблонях колонновидного типа. М., 2002.
  • Качалкин М.В. Яблоня 21 века. Колонны, которые плодоносят. М., 2013.
  • Шидакова А.С., Пшеноков А.Х. Селекция на колонновидную форму кроны в предгорьях Северного Кавказа. Плодоводство и ягодоводство России, 2017, XLIX: 371-374.
  • Седов Е.Н., Макаркина М.А., Серова З.М., Янчук Т.В. Результаты селекции яблони на улучшение биохимического состава плодов. Вестник российской сельскохозяйственной науки, 2019, 3: 42-47 (doi: 10.30850/vrsn/2019/3/42-47).
  • Заремук Р.Ш., Доля Ю.А., Копнина Т.А. Биоморфологические особенности формирования и реализации потенциала продуктивности у сортов косточковых культур в условиях южного садоводства. Сельскохозяйственная биология, 2020, 55(3): 573-587 (doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.573rus).
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp