vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2021-4-79-89vir-nw-1067Research ArticleКОЛЛЕКЦИИ МИРОВЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СЕЛЕКЦИИCOLLECTIONS OF THE WORLD’S CROP GENETIC RESOURCES FOR THE DEVELOPMENT OF PRIORITY PLANT BREEDING TRENDSСтабильность агрономически ценных признаков у клонов межвидовых гибридов картофеля в условиях Центрального региона европейской территории РоссииStability of agronomic traits in interspecific hybrid potato clones in the Central Region of European Russiahttps://orcid.org/0000-0002-0228-6925ХлопюкМ. С.KhlopyukM. S.

301493 Тульская обл., Плавский район, пос. Молочные дворы, ул. Садовая, 7 

7 Sadovaya St., Molochnye Dvory, Plavsky Distict, Tula Province 301493

tniisx@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8515-7941ЧалаяН. А.ChalayaN. A.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

https://orcid.org/0000-0002-2743-068XРогозинаЕ. В.RogozinaE. V.

190000 г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

erogozina@vir.nw.ruТульский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал Федерального исследовательского центра «Немчиновка»РоссияTula Research Institute of Agriculture – branch of Nemchinovka Federal Research CenterRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. ВавиловаРоссияN. I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation20211612202118247989Copyright © Хлопюк М.С., Чалая Н.А., Рогозина Е.В., 20212021Хлопюк М.С., Чалая Н.А., Рогозина Е.В.Khlopyuk M.S., Chalaya N.A., Rogozina E.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1067Актуальность

Актуальность. Стабильность урожая необходима для успешного возделывания картофеля в условиях изменяющегося климата. Селекция картофеля основана на гибридизации родительских линий, комплементарных по показателям продуктивности и структуры урожая, устойчивости к стрессорам. Информация об особенностях реакций на условия окружающей среды позволяет осуществить обоснованный подбор форм для скрещивания. Цель работы – охарактеризовать межвидовые гибриды картофеля, устойчивые к возбудителям болезней и вредителям, по продуктивности, пластичности и стабильности урожая в условиях Центрального региона Европейской России.

Материалы и методы

Материалы и методы. В течение семи лет (2014–2020) 19 гибридов и сорт ‘Фаворит’ (стандарт) оценены по продуктивности, числу клубней на растении, средней массе клубня и товарности, поражению фитофторозом. Условия вегетации характеризовали с использованием ГТК – гидротермического коэффициента. Экологическую устойчивость определяли, вычисляя по методике Н. П. Скляровой и В. А. Жаровой параметры пластичности (bI) и стабильности (σ2).

Результаты

Результаты. В годы испытаний отмечены положительные и отрицательные аномалии по тепло- или влагообеспеченности. Максимальная продуктивность получена в 2016 г. при обильных осадках и повышенной температуре, минимальная – в жарком и засушливом 2018 г. Доля влияния на продуктивность фактора «сорт» составляет 29%, фактора «год» – 38%. Выделены гибриды с продуктивностью на уровне сорта ‘Фаворит’: 117-2, 122-29, 99-6-5, 99-1-3, 99-6-6, 34-5-2003; многоклубневые: 122-29, 34-5-2003. Сорт ‘Фаворит’ – интенсивного типа, с низкой стабильностью урожая. Гибрид 135-2-2006 – интенсивного типа со стабильным урожаем, но формирует некрупные клубни и по продуктивности уступает остальным образцам. Гибрид 117-2 – экстенсивный, среднестабильный, 8-3-2004, 135-5-2005 – экологически пластичные, с высокой стабильностью урожая.

Background

Background. Yield stability is a necessary trait for sustainable potato production under climate change. Potato breeding is based on crosses between parental lines selected for a set of important traits: productivity, structural yield components, and resistance to abiotic and biotic stresses. Data on plant responses to environmental conditions allows breeders to conduct informed selection of plant forms for crossing. The objective of this work was to characterize interspecific potato hybrids in terms of their productivity, yield plasticity and stability in the Central Region of European Russia.

Materials and methods

Materials and methods. For seven years (2014–2020), 19 hybrids and cv. ‘Favorit’ (reference) were assessed for productivity, number of tubers per plant, mean tuber weight, marketability, and resistance to late blight. Growing conditions were characterized using the hydrothermal coefficient. Environmental sustainability was determined by calculating the parameters of plasticity (bI) and stability (σ2) according to N. P. Sklyarova and V. A. Zharova.

Results

Results. Positive and negative anomalies in heat or moisture supply were observed during the test years. The maximum productivity was obtained in 2016, with heavy rainfall and higher temperatures; the minimum, in the hot and dry 2018. For productivity, the effect sizes of the factors “variety” and “year” were 29% and 38%, respectively. Hybrids with yield levels close to cv. ‘Favorit’ were identified: 117-2, 122-29, 99-6-5, 99-1-3, 99-6-6, and 34-5-2003. ‘Favorit’ is an intensive-type cultivar, with low yield stability. Hybrid 135-2-2006, also of the intensive type, had a stable yield, but developed medium-sized tubers and was less productive than other accessions. Hybrid 117-2 is of the extensive type, with medium stability, while hybrids 8-3-2004 and 135-5-2005 demonstrated high environmental plasticity and yield stability.

продуктивностьпластичность и стабильность урожаятепло- и влагообеспеченностьустойчивость к фитофторозуproductivityyield stability and plasticityheat and moisture supplylate blight resistanceРабота выполнена в рамках государственного задания № 0608-2019-0015 «Выявить новые стрессоустойчивые сортообразцы сельскохозяйственных культур, сочетающих высокую потенциальную продуктивность и качество семян, адаптированных к условиям северной части Лесостепной зоны и разработать элементы технологий возделывания новых сортов зерновых и зернобобовых культур для адаптивных систем земледелия в условиях Нечерноземной зоны» и согласно тематическому плану ВИР по проекту № 0662-2019-0004 «Коллекции ВИР вегетативно размножаемых культур (картофель, плодовые, ягодные, декоративные, виноград) и их диких родичей – изучение и рациональное использование». Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The research was conducted within the framework of State Task No. 0608-2019-0015 “To identify new stress-resistant crop varieties that combine high potential productivity and seed quality, adapted to the conditions of the northern part of the Forest-Steppe Zone, and to develop elements of technologies for the cultivation of new varieties of cereal and leguminous crops for adaptive farming systems in the environments of the Non-Black Earth Zone of Russia”, and according to according to the theme plan of VIR, Project No. 0662-2019-0004 “Collections of vegetatively propagated crops (potato, fruit, berry and ornamental crops, grapes) and their wild relatives at VIR: studying and sustainable utilization”. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesDevaux A., Goffart J.P., Petsakos A., Kromann P., Gatto M., Okello J., Suarez V., Hareau G. Global food security, contributions from sustainable potato agri-food systems. In: H. Campos, O. Ortiz (eds). The Potato Crop. Its Agricultural, Nutritional and Social Contribution to Humankind. Cham: Springer; 2020. p.3-35. DOI: 10.1007/978-3-030-28683-5_1Devaux A., Goffart J.P., Petsakos A., Kromann P., Gatto M., Okello J., Suarez V., Hareau G. Global food security, contributions from sustainable potato agri-food systems. In: H. Campos, O. Ortiz (eds). The Potato Crop. Its Agricultural, Nutritional and Social Contribution to Humankind. Cham: Springer; 2020. p.3-35. DOI: 10.1007/978-3-030-28683-5_1Hijmans R.J. The effect of climate change on global potato production. American Journal of Potato Research. 2003;80:271-279. DOI:10.1007/BF02855363Hijmans R.J. The effect of climate change on global potato production. American Journal of Potato Research. 2003;80:271-279. DOI:10.1007/BF02855363Kaukoranta T., Hakala K. Impact of spring warming on sowing times of cereal, potato and sugar beet in Finland. Agricultural and Food Science. 2008;17(2):165-176. DOI: 10.2137/145960608785328198Kaukoranta T., Hakala K. Impact of spring warming on sowing times of cereal, potato and sugar beet in Finland. Agricultural and Food Science. 2008;17(2):165-176. DOI: 10.2137/145960608785328198Киру С.Д., Костина Л.И., Трускинов Э.В., Зотеева Н.М., Рогозина Е.В., Королева Л.В., Фомина В.Е., Палеха С.В., Косарева О.С., Кирилов Д.А. Методические указания по поддержанию и изучению мировой коллекции картофеля. Санкт-Петербург: ВИР; 2010.Kiru S.D., Kostina L.I., Truskinov E.V., Zoteyeva N.M., Rogozina E.V., Koroleva L.V., Fomina V.E., Palekha S.V., Kosareva O.S., Kirilov D.A. Guidelines for the maintenance and study of the global potato collection (Metodicheskiye ukazaniya po podderzhaniyu i izucheniyu mirovoy kollektsii kartofelya). St. Petersburg: VIR; 2010. [in Russian].Методические указания по агроэкологическому испытанию картофеля. Москва; Коренево: ВНИИКХ; 1981.Methodological guidelines for agroecological testing of potatoes (Metodicheskiye ukazaniya po agroekologicheskomu ispytaniyu kartofelya). Moscow; Korenevo: All-Union Research Institute of Potato Farming; 1981. [in Russian].Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Москва: Колос; 1985.Methodology for state variety testing of agricultural crops (Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya selskokhozyaystvennykh kultur). Moscow: Kolos; 1985. [in Russian].Новикова Л.Ю., Киру С.Д., Рогозина Е.В. Проявление хозяйственно ценных признаков у сортов картофеля (Solanum L.) при изменении климата на европейской территории России. Сельскохозяйственная биология. 2017;52(1):75-83. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.1.75rusNovikova L.Yu., Kiru S.D., Rogozina E.V. Valuable traits of potato (Solanum L.) varieties as influenced by climate change in European Russia. Agricultural Biology. 2017;52(1):75-83. [in Russian]. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.1.75rusПакуль В.Н., Лапшинов Н.А., Гантимурова А.Н., Куликова В.И. Источники ценных признаков картофеля (Solanum L.) по пластичности и стабильности в условиях северной лесостепи Западной Сибири. Сельскохозяйственная биология. 2019;54(5):978-989. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.978rusPakul V.N., Lapshinov N.A., Gantimurova A.N., Kulikova V.I. Donors of potato (Solanum L.) plasticity and yield stability traits in the environmental conditions of north forest steppe of Western Siberia. Agricultural Biology. 2019;54(5):978-989. [in Russian]. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.5.978rusRogozina E.V., Beketova M.P., Muratova O.A., Kuz netsova M.A., Khavkin E.E. Stacking resistance genus in multiparental interspecific potato hybrids to anti cipate late blight outbreaks. Agronomy. 2021;11(1):115. DOI: 10.3390/agronomy11010115Rogozina E.V., Beketova M.P., Muratova O.A., Kuz netsova M.A., Khavkin E.E. Stacking resistance genus in multiparental interspecific potato hybrids to anti cipate late blight outbreaks. Agronomy. 2021;11(1):115. DOI: 10.3390/agronomy11010115Rogozina E.V., Chalaya N.A., Beketova M.P., Biryukova V.A., Kirpicheva M.A., Kuznetsova M.A., Manankov V.V., Fadina O.A., Khlopyuk M.S., Khavkin E.E.. Catalogue of the VIR Global Collection. Issue 866. Interspecific potato hybrids resistant to disease causative agents. St. Petersburg: VIR; 2018. [in Russian].Rogozina E.V., Chalaya N.A., Beketova M.P., Biryukova V.A., Kirpicheva M.A., Kuznetsova M.A., Manankov V.V., Fadina O.A., Khlopyuk M.S., Khavkin E.E.. Catalogue of the VIR Global Collection. Issue 866. Interspecific potato hybrids resistant to disease causative agents. St. Petersburg: VIR; 2018. [in Russian].Рогозина Е.В., Терентьева 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: 10.15389/agrobiology.2019.1.19rusRogozina E.V., Terentjeva E.V., Potokina E.K., Yurkina E.N., Nikulin A.V., Alekseev Ya.I. Multiplex PCR-based identification of potato genotypes as donors in breeding for resistance to diseases and pests. Agricultural Biology. 2019;54(1):19-30. [in Russian]. DOI: 10.15389/agrobiology.2019.1.19rusРуденко А.И., Ковальчук Г.Н. Размещение посевов и урожай картофеля в СССР в связи с климатическими условиями. В кн.: Культурная Флора СССР. Т. 9. Картофель. Ленинград: Колос; 1971. С.417-429.Rudenko A.I., Kovalchuk G.N. Crop arrangement and harvests of potato in the USSR in the context of climate conditions (Razmeshcheniye posevov i urozhay kartofelya v SSSR v svyazi s klimaticheskimi usloviyami). In: Cultivated Flora of the USSR. Vol. 9. Potato (Kulturnaya flora SSSR. T. 9. Kartofel). Leningrad: Kolos; 1971. p.417-429. [in Russian].Симаков Е.А., Жарова В.А., Митюшкин А.В., Бирюкова В.А., Рогозина Е.В., Киру С.Д. Использование генетических ресурсов картофеля для повышения эффективности селекции. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2017;178(2):113-121. DOI: 10.30901/2227-8834-2017-2-113-121Simakov E.A., Zharova V.A., Mityushkin A.V., Biryukova V.A., Rogozina E.V., Kiru S.D. The use of genetic resources to increase the efficiency of potato breeding. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2017;178(2):113-121. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2017-2-113-121Синцова Н.Ф., Сергеева З.Ф., Башлакова О.Н. Пластичность и стабильность сортов картофеля селекции Фалёнской селекционной станции. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018;65(4):54-58. DOI: 10.30766/2072-9081.2018.65.4.54-58Sintsova N.F., Sergeeva Z.F., Bashlakova O.N. Plasticity and stability of potato varieties bred by Falenki breeding station. Agricultural Science Euro-North-East. 2018;65(4):54-58. [in Russian]. DOI: 10.30766/2072-9081.2018.65.4.54-58Склярова Н.П., Жарова В.А. Характеристика новых сортов картофеля по параметрам пластичности и стабильности. Селекция и семеноводство. 1998;(2):18-23.Sklyarova N.P., Zharova V.A. Characteristics of new potato varieties in terms of plasticity and stability (Kharakteristika novykh sortov kartofelya po parametram plastichnosti i stabilnosti). Selektsiya i semenovodstvo = Plant Breeding and Seed Production. 1998;(2):18-23. [in Russian].Slater A.T., Cogan N.O.I., Hayes B.J., Schultz L., Dale M.F.B., Bryan G.J. et al. Improving breeding efficiency in potato using molecular and quantitative genetics. Theoretical and Applied Genetics. 2014;127(11):2279-2292. DOI: 10.1007/s00122-014-2386-8Slater A.T., Cogan N.O.I., Hayes B.J., Schultz L., Dale M.F.B., Bryan G.J. et al. Improving breeding efficiency in potato using molecular and quantitative genetics. Theoretical and Applied Genetics. 2014;127(11):2279-2292. DOI: 10.1007/s00122-014-2386-8Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2020. URL: https://gossortrf.ru/wp-content/uploads/2020/03/FIN_reestr_dop_12_03_2020.pdf [дата обращения: 08.06.2021].State Register for Selection Achievements Admitted for Usage (National List). Vol. 1. “Plant varieties” (official publication). Moscow; Rosinformagrotekh; 2020. [in Russian]. URL: https://gossortrf.ru/wp-content/uploads/2020/03/FIN_reestr_dop_12_03_2020.pdf [дата обращения: 08.06.2021].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.