vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2021-4-137-142vir-nw-1075Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯBRIEF REPORTSОценка эффективности введения образцов сои (Glycine max (L.) Merr.) из коллекции ВИР в культуру in vitroEfficiency of in vitro culture techniques applied to soybean (Glycine max (L.) Merr.) accessions from the VIR collectionhttps://orcid.org/0000-0002-7298-9212КоршиковаЕ. С.KorshikovaE. S.

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

199034 г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

7–9 Universitetskaya Emb., St. Petersburg 199034

https://orcid.org/0000-0002-9593-146XЕршоваК. М.ErshovaK. M.

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

199034 г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

7–9 Universitetskaya Emb., St. Petersburg 199034

https://orcid.org/0000-0001-7758-1593МокшениноваЮ. А.MoksheninovaYu. A.

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

196605 г. Санкт-Петербург, Пушкин, Петербургское шоссе, 10

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

10 Peterburgskoye Shosse, Pushkin, St. Petersburg 196605

https://orcid.org/0000-0001-9366-0216УхатоваЮ. В.UkhatovaYu. V.

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

199034 г. Санкт-Петербург, Университетская наб., 7–9

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

7–9 Universitetskaya Emb., St. Petersburg 199034

y.ukhatova@vir.nw.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова; Санкт-Петербургский государственный университетРоссияN. I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR); Saint Petersburg State UniversityRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова; Ленинградский государственный университет имени А. С. ПушкинаРоссияN. I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR); Saint Petersburg State University; Pushkin Leningrad State UniversityRussian Federation2021171220211824137142Copyright © Коршикова Е.С., Ершова К.М., Мокшенинова Ю.А., Ухатова Ю.В., 20212021Коршикова Е.С., Ершова К.М., Мокшенинова Ю.А., Ухатова Ю.В.Korshikova E.S., Ershova K.M., Moksheninova Y.A., Ukhatova Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1075

Соя – одна из самых востребованных индустрией сельскохозяйственных культур, однако применение методов селекции следующего поколения для получения новых сортов сои с заданными свойствами пока ограничено. Для успешного применения новых методик необходимы и новые направления изучения образцов коллекции, в частности изучение по способности к регенерации и каллусогенезу для последующего включения в биотехнологические программы.

С целью изучения возможности эффективного введения в культуру in vitro и проведения дальнейшей оценки способности образцов сои к каллусообразованию и регенерации в культуре in vitro выбраны 10 образцов различного происхождения, контрастных по срокам созревания. В ходе работы проводили оценку влияния различных приемов стерилизации семян (одноступенчатая, с применением коммерческого отбеливателя, и двухступенчатая, сочетающая воздействие хлор-содержащего препарата и перекиси водорода), оценивали влияние типа экспланта (эпикотили, гипокотили, семядольные узлы, сегменты семядольных листиков) и фитогормонального состава питательной среды: (1) МС + 1,13 мг/л БАП + 0,5 мг/л ГК и (2) МС + 1 мг/л БАП + 0,1 мг/л ИУК).

В результате проведенных исследований установлено, что вариант двухступенчатой стерилизации семян наиболее эффективен на этапе инициации культуры in vitro сои; гипокотили, эпикотили и семядольные узлы имеют наиболее высокую способность к каллусообразованию на обоих вариантах питательных сред.

Using a wide range of modern biotechnologies and genetic techniques to study plant germplasm accessions held by VIR makes it possible to procure valuable results, required for the development of new high-yielding cultivars adapted to adverse environmental conditions and possessing specified technological properties, particularly to identify and mark new genes and alleles useful for plant breeding. This research trend is in line with Presidential Decree No. 680 “Concerning the development of genetic technologies in the Russian Federation”. Soybean is among the key crops in agricultural production, but the use of next-generation breeding tools to obtain new soybean cultivars with desired properties is still limited. Successful application of novel methods also requires new approaches to studying soybean accessions, specifically their ability to regenerate and produce calluses for subsequent inclusion in biotechnological programs.

Ten soybean accessions of various origin, contrasting in ripening schedules, were selected to study the possibility of effective introduction into in vitro culture and further assessment of their ability to produce calluses and regenerate in in vitro culture. The work included evaluating the effects of different seed sterilization techniques (one-step sterilization, using a commercial bleach, and two-step one, combining the impacts of a chlorine-containing preparation and hydrogen peroxide), types of explants (epicotyls, hypocotyls, cotyledon nodes, and cotyledon leaf segments), and phytohormone composition of nutrient medium: (1) MS + 1.13 mg/L BAP + 0.5 mg/L HA, and (2) MS +1 mg/L BAP + 0.1 mg/L IAA).

The assessment results showed that the option of two-step seed sterilization was the most effective for soybean at the stage of in vitro culture initiation, while hypocotyls, epicotyls, and cotyledon nodes had the highest callus formation ability in both types of nutrient media.

регенерацияэксплантыстерилизация семянкаллусообразованиеregenerationexplantsseed sterilizationcallus formationРабота выполнена при финансовой поддержке проекта «Разработка подходов к расширению ареалов возделывания значимых культур семейства Бобовые на основе генетического редактирования при помощи системы CRISPR/Cas», PURE ID 62228741. Авторы благодарят ведущего научного сотрудника отдела генетических ресурсов зернобобовых культур ВИР И. В. Сеферову за любезно предоставленные для исследования образцы сои различных групп спелости. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.This work was supported by the project “Development of approaches to expanding the cultivation areas of significant crops of the legume family based on genetic editing using the CRISPR/Cas system”, PURE ID 62228741. The authors are grateful to Dr. I. V. Seferova, Leading Researcher at the Department of Legume Crop Genetic Resources, for soybean accessions of different earliness groups that she kindly made available for our research. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesДунаева С.Е., Пендинен Г.И., Антонова О.Ю., Швачко Н.А., Волкова Н.Н., Гавриленко Т.А. Сохранение вегетативно размножаемых культур в in vitro и криоколлекциях: методические указания / под. ред. Т.А. Гавриленко. 2-е изд. Санкт-Петербург: ВИР; 2017.Dunaeva S.E., Pendinen G.I., Antonova O.Yu., Shvachko N.A., Volkova N.N., Gavrilenko T.A. Conservation of vegetatively propagated crops in in vitro and cryogenic collections: guidelines (Sokhraneniye vegetativno razmno zhayemykh kulur v in vitro i kriokollektsiyakh: metodicheskiye ukazaniya). T.A. Gavrilenko (ed.). 2nd ed. St. Petersburg: VIR; 2017. [in Russian].Ефремова О.С., Шкрыль Ю.Н., Веремейчик Г.Н. Регенерационный потенциал in vitro сортов сои (Glycine max (L.) Merr.) при агробактериальной трансформации. Аграрный вестник Приморья. 2017;4(8):21-23.Efremova O.S., Shkryl Yu.N., Veremeichik G.N. Regeneration potential in vitro of soybean varieties in agrobacterial transformation. Agrarny vestnik Primorya = Agrarian Bulletin of Primorye. 2017;4(8):21-23. [in Russian].Korotkova A.M., Gerasimova S.V., Khlestkina E.K. Current achievements in modifying crop genes using CRISPR/ Cas system. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(1):29-37. DOI: 10.18699/VJ19.458Korotkova A.M., Gerasimova S.V., Khlestkina E.K. Current achievements in modifying crop genes using CRISPR/ Cas system. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(1):29-37. DOI: 10.18699/VJ19.458Murashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.xMurashige T., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum. 1962;15(3):473-497. DOI: 10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.xСеферова И.В., Некрасов А.Ю., Силаева О.И., Кияшко Н.И., Тетер З.Ю., Кива Т.И., Никишкина М.А. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 782. Соя: исходный материал для селекции сои в Краснодарском крае / под ред. М.А. Вишняковой. Санкт-Петербург: ВИР; 2008.Seferova I.V., Nekrasov A.Yu., Silaeva O.I., Kiyashko N.I., Teter Z.Yu., Kiva T.I., Nikishkina M.A. Catalogue of the VIR global collection. Issue 782. Soybean: source material for soybean breeding in Krasnodar Territory (Soya: iskhodny material dlya selektsii soyi v Krasnodarskom kraye). M.A. Vishnyakova (ed.). St. Petersburg: VIR; 2008. [in Russian].Сеферова И.В., Новикова Л.Ю. Климатические факторы, влияющие на развитие скороспелых образцов сои в условиях северо-запада РФ. Труды по прикладной ботанике генетике и селекции. 2015;176(1):88-97. DOI: 10.30901/2227-8834-2015-1-88-97Seferova I.V., Novikova L.Y. Climatic factors affecting the development of early soybean accessions in the environments of the Russian Northwest. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2015;176(1):88-97. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2015-1-88-97Сеферова И.В., Вишнякова М.А. Генофонд сои из коллекции ВИР для продвижения агрономического ареала культуры к северу. Зернобобовые и крупяные культуры. 2018;3(27):41-47. DOI: 10.24411/2309-348X-2018-11030Seferova I.V., Vishnyakova M.A. Soybean genepool from VIR collection for the promotion of agronomical area of the crop to the north. Legumes and Groat Crops. 2018;3(27):41-47. [in Russian]. DOI: 10.24411/2309-348X-2018-11030Варламова Н.В., Родионова М.А., Ефремова Л.Н., Харченко П.Н., Высоцкий Д.А., Халилуев М.Р. Индукция непрямого органогенеза побегов сои Glycine max (L.) Merr. из сегментов стебля для применения в качестве эксплантов при агробактериальной трансформации. Сельскохозяйственная биология. 2018;53(3):521-530. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.3.521rusVarlamova N.V., Rodionova M.A., Efremova L.N., Kharchenko P.N., Vysotskii D.A., Khaliluev M.R. Indirect shoot organogenesis of soybean Glycine max (L.) Merr. from stem segments and use of the explants for agrobacterium-mediated transformation. Agricultural biology. 2018;53(3):521-530. [in Russian]. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.3.521rusВиниченко Н.А., Салина Е.А., Кочетов А.В. Потенциал использования молекулярных маркеров в селекции сои. Письма в Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020;6(3):107-125. DOI: 10.18699/Letters2020-6-15Vinichenko N.A., Salina E.A., Kochetov A.V. The scope of use of molecular markers in soybean breeding. Letters to Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;6(3):107-125. [in Russian]. DOI: 10.18699/Letters2020-6-15

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