References

vir-nw

Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции

Proceedings on applied botany, genetics and breeding

2227-88342619-0982

N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources

10.30901/2227-8834-2022-4-239-250

vir-nw-1406

Research Article

ОБЗОРЫ

SURVEYS

Генетическое разнообразие коллекции столовой свеклы ВИР (Beta L.) как потенциал для селекции (обзор)

Genetic diversity of the table beet (Beta L.) collection at VIR as a potential source for breeding (a review)

https://orcid.org/0000-0002-9967-7454

Соколова

Д. В.

Sokolova

D. V.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник,

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

Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher,

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

dianasokol@bk.ru

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation

2022

21122022

1834239250

2022

Соколова Д.В.

Sokolova D.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/1406

В статье приведены краткие сведения об истории коллекции столовой свеклы ВИР (Beta vulgaris L. subsp. vulgaris var. conditiva Alef.), ее составе, актуальных направлениях изучения и значении для отечественной селекции. Начало коллекции было положено в 1924 г. экспедиционными сборами Н. И. Вавилова. В настоящее время в коллекции свеклы (Beta L.) 2512 образцов, из которых столовая разновидность представлена 461 образцом из 45 стран мира, собранных благодаря многочисленным экспедициям, привлеченных путем обмена и выписки из зарубежных генбанков, полученных от селекционеров нашей страны и зарубежья, а также материалов, созданных сотрудниками ВИР. Приоритеты отечественной селекции являются главным принципом привлечения материала в коллекцию. Столовая свекла – экономически важная, высокоурожайная, повсеместно выращиваемая культура, имеющая широкий ареал возделывания и являющаяся ценным по биохимическому составу продуктом питания, благоприятно влияющим на здоровье человека.

В статье приведены сведения о генетическом разнообразии коллекции свеклы ВИР, актуальных направлениях ее изучения и использования в селекции. Дана характеристика имеющихся в коллекции сортотипов свеклы, их морфологические особенности и ценность, приведены названия образцов из признаковых групп, генетических источников. В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений РФ зарегистрировано 125 сортов и 38 гибридов столовой свеклы, из которых 70% – отечественной селекции.

This review presents brief information about the history of the table beet (Beta vulgaris L. subsp. vulgaris var. conditiva Alef.) collection at the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR), its composition, research trends, and significance for domestic breeding. The collection started in 1924 with Vavilov’s collecting activities. Currently, the collection consists of 2512 accessions; the table beet variety is represented by 461 accessions from 45 countries, collected in numerous expeditions, obtained from foreign genebanks through germplasm exchange and seed requests, received from domestic and foreign breeders, plus materials developed by VIR researchers. Table beet is an economically important, high-yielding, ubiquitous crop that has a wide cultivation area and is a valuable biochemical food product with beneficial effects on human health.

The information is provided on the genetic diversity of VIR’s table beet collection, including current trends of its study and use in breeding. Characteristics of table beet accessions available in the collection, their morphological features and value, and the names of accessions from different trait groups and genetic sources are described. Presently, 125 cultivars and 38 F1 hybrids of table beet are listed in the State Register of Breeding Achievements of the Russian Federation, 70% of which are products of domestic breeding.

сортсортотиппризнаковые группыселекцияпластичностьраздельноплодностьскороспелостьцветушностьисходный материал для селекции

cultivarmorphotypetrait groupsplasticitymonogermityearlinessbolting resistancebreeding source material

Работа выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № 0481-2022-0003 «Мировые ресурсы овощных и бахчевых культур коллекции ВИР: эффективные пути раскрытия эколого-генетических закономерностей формирования разнообразия и использования селекционного потенциала».

The research was performed within the framework of the state task according to the theme plan of VIR, Project No. 0481-2022-0003 “Global genetic resources of vegetable and cucurbit crops in the VIR collection: effective ways to disclose ecogenetic patterns in the formation of their diversity and utilization of breeding potential.”

References1

Abegg F.A. A genetic factor for the annual habit in beets and linkage relationship. Journal of Agricultural Research. 1936;53(7):493-512.

Abu-Ellail F.F.B., Salem K.F.M., Saleh M.M., Alnaddaf L.M., AlKhayri J.M. Molecular breeding strategies of beetroot (Beta vulgaris ssp. vulgaris var. conditiva Alefeld). In: J.M. AlKhayri, S.M. Jain, D.V. Johnson (eds). Advances in Plant Breeding Strategies: Vegetable Crops. Cham: Springer; 2021. p.157-212. DOI: 10.1007/978-3-030-66965-2_4

Andrello M., Henry K., Devaux P., Desprez B., Manel S. Taxonomic, spatial and adaptive genetic variation of Beta section Beta. Theoretical and Applied Genetics. 2016;129(2):257-271. DOI: 10.1007/s00122-015-2625-7

Bandlow G. Die Genetik der Beta vulgaris-Rüben. Der Züchter. 1955;25(4-5):104-22. [in German] DOI: 10.1007/ bf00709391

Biancardi E., Panella L.W., Lewellen R.T. Beta maritima: the origin of beets. New York: Springer; 2012. DOI: 10.1007/978-1-4614-0842-0

Буренин В.И. Генетические ресурсы рода Beta L. Санкт-Петербург; 2007.

Burenin V.I. Genetic resources of the Beta L. genus (Geneticheskiye resursy roda Beta L.). St. Petersburg; 2007. [in Russian].

Буренин В.И., Красочкин В.Т. Генетические аспекты изучения свеклы. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1971;44(1):189-215.

Burenin V.I., Krasochkin V.T. Genetical aspects in beet studies. Bulletin of Applied Botany, Genetics and Plant Breeding. 1971;44(1):189-215. [in Russian].

Буренин В.И., Соколова Д.В., Пискунова Т.М. Цветушность столовой свеклы: проблемы и пути решения. Овощи России. 2016;2(31):33-38.

Burenin V.I., Piskunova T.M., Sokolova D.V. Bolting of red beet: problems and solutions. Vegetable Crops of Russia. 2016;2(31):33-38. [in Russian].

Буренин В.И., Пивоваров В.Ф. Свекла. Санкт-Петербург: ВИР; 1998.

Burenin V.I., Pivovarov V.F. Beet (Svekla). St. Petersburg: VIR; 1998. [in Russian].

Буренин В.И., Соколова Д.В., Емельянов А.В. Изменчивость количественных признаков сортообразцов столовой свеклы при эколого-географическом изучении. Сахарная свекла. 2013;(8):16-19.

Burenin V.I., Sokolova D.V., Emelyanov A.V. Variability of quantitative traits of red beet varieties by ecologo-geographical study. Sugar Beet. 2013;(8):16-19. [in Russian].

Буренин В.И., Пискунова Т.М., Соколова Д.В. Генофонд для селекции раздельноплодной столовой свеклы. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2016;177(4):45-56. DOI: 10.30901/2227-8834-2016-4-45-56

Burenin V.I., Sokolova D.V., Piskunova T.M. Gene pool for breeding monogerm table beet. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2016;177(4):45-56. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2016-4-45-56

Da Silva D.V.T., dos Santos Baião D., Ferreira V.F., Paschoalin V.M.F. Betanin as a multipath oxidative stress and inflammation modulator: a beetroot pigment with protective effects on cardiovascular disease pathogenesis. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022;62(2):539-554. DOI: 10.1080/10408398.2020.1822277

Декандоль А. Местопроисхождение возделываемых растений. Перевод со 2-го французского издания с дополнениями по позднейшим источникам под редакцией Христофора Гоби. Санкт-Петербург; 1885.

De Сandolle A. Place of origin of cultivated plants (Mestoproishozhdeniye vozdelyvayemykh rasteniy). Translation of the 2nd French edition with additions from the latest sources edited by Christopher Gobi. St. Petersburg; 1885. [in Russian].

De Vilmorin M.J.L. L’hérédité chez la betterave cultivée (Heredity in cultivated beet) [dissertation]. Paris: Faculté des Science de Paris; 1923. [in French] DOI: 10.5962/bhl.title.15526

Esatbeyoglu T., Wagner A.E., Schini-Kerth V.B., Rimbach G. Betanin – A food colorant with biological activity. Molecular Nutrition and Food Research. 2014;59(1):36-47. DOI: 10.1002/mnfr.201400484

Galewski P., McGrath J.M. Genetic diversity among cultivated beets (Beta vulgaris) assessed via population-based whole genome sequences. BMC Genomics. 2020;21(1):189. DOI: 10.1186/s12864-020-6451-1

Gandia-Herrero F., Escribano J., Garcia-Carmona F. Biological activities of plant pigments betalains. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2016;56(6):937-945. DOI: 10.1080/10408398.2012.740103

Goldman I.L., Navazio J.P. History and breeding of table beet in the United States. Plant Breeding Reviews. 2010;22:357-388. DOI: 10.1002/9780470650202.ch7

Herbach K.M., Stintzing E.C., Carle R. Impact of thermal treatment on color and pigment pattern of red beet (Beta vulgaris L.) preparations. Journal of Food Science. 2004;69(6):491-498. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2004.tb10994.x

Jiratanan T., Liu R.H. Antioxidant activity of processed table beets (Beta vulgaris var. conditiva) and green beans (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2004;52(9):2659-2670. DOI: 10.1021/jf034861d

Kajanus B. Über die Farbenavriation der Beta-Rüben. Zeitschrift für Pflanzenzüchtung. 1917;5(4):357-372. [in German]

Kajanus B. Über die Vererbuns weise gewisser Merkmale der Beta- und Brassica-Rüben. Zeitschrift induktiven Ursprungs und Vererbungslehre. 1914;12(1):165. [in German] DOI: 10.1007/bf01837294

Kapadia G.J., Tokuda H., Konoshima T., Nishino H. Chemoprevention of lung and skin cancer by Beta vulgaris (beet) root extract. Cancer Letters. 1996;100(1-2):211-214. DOI: 10.1016/0304-3835(95)04087-0

Красочкин В.Т. Свекла. Москва: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы; 1960.

Krasochkin V.T. Beet (Svekla). Moscow: State Publishers of Agricultural Literature; 1960. [in Russian].

Красочкин В.Т. Характеристика семейства маревых или солянковых Chenopodiaceae Less. В кн.: Культурная флора СССР. Т. 19. Корнеплодные растения. Ленинград: Колос; 1971. С.5-266.

Krasochkin V.T. Characteristics of the Chenopodiaceae or Salsoleae family (Kharakteristika semeystva marevykh ili solyankovykh Chenopodiaceae Less.). In: Flora of Cultivated Plants. Vol. 19. Root Plants. Leningrad: Kolos; 1971. p.5-266. [in Russian].

Lindhard E., Iversen K. Vererbung von roten und gelben Var Merkmalen bei Beta-Rüben. Zeitschrift für Pflanzenzüchtung. 1920;7(1):1-18. [in German] Linnaeus C. Species Plantarum. 1st ed. Stockholm: Lawrence Salvii; 1753. DOI: 10.5962/bhl.title.669

Лутков А.Н. Экспериментальная полиплоидия как метод создания высокопродуктивных полиплоидных гибридов сахарной свеклы. В кн.: А.Н. Лутков. Экспериментальная полиплоидия в селекции растений. Новосибирск: Наука; 1966. С.35-81.

Lutkov A.N. Experimental polyploidy as a method for creating highly productive polyploid sugar beet hybrids (Eksperimentalnaya poliploidiya kak metod sozdaniya vysokoproduktivnykh poliploidnykh gibridov sakharnoy svekly). In: A.N. Lutkov. Experimental polyploidy in plant breeding (Eksperimentalnaya poliploidiya v selektsii rasteniy). Novosibirsk: Nauka; 1966. p.35-81. [in Russian].

Mangin B., Sandron F., Henry K., Devaux B., Willems G., Devaux P. et al. Breeding patterns and cultivated beets origins by genetic diversity and linkage disequilibrium analyses. Theoretical and Applied Genetics. 2015;128(11):2255-2271. DOI: 10.1007/s00122-015-2582-1

Mirmiran P., Houshialsadat Z., Gaeini Z., Bahadoran Z., Fereidoun A. Functional properties of beetroot (Beta vulgaris) in management of cardio-metabolic diseases. Nutrition and Metabolism. 2020;17:3. DOI: 10.1186/s12986-019-0421-0

Munerati O. L’eredità de lla tendenza annualia tanella commune barbabietola. Züchtung. Berlin. 1931;17(1/2):1-215. [in Italian]

Ninfali P., Antonini E., Frati A., Scarpa E.S. C-glycosyl flavonoids from Beta vulgaris Cicla and betalains from Beta vulgaris rubra: antioxidant, anticancer and antiinflammatory activities – A review. Phytotherapy Research. 2017;31(6):871-884. DOI: 10.1002/ptr.5819

Owen F.V. Cytoplasmically inherited male sterility in sugar beets. Journal of Agricultural Research. 1945;71(10):423-440.

Owen F.V. Inheritance of cross- and self-sterility and self-fertility in Beta vulgaris L. Journal of Agricultural Research. 1942;64:679-698.

Owen F.V., Ruser G.K. Some mendelian characters in Beta vulgaris and linkages observed in the Y-R-B group. Journal of Agricultural Research. 1942;65(3):155-171.

Пивоваров В.Ф. Селекция и семеноводство овощных культур. Москва; 1999.

Pivovarov V.F. Breeding and seed production of vegetable crops (Selektsiya i semenovodstvo ovoshchnykh kultur). Moscow; 1999. [in Russian].

Ригер Р., Михаэлис А. Генетический и цитогенетический словарь. Москва: Колос; 1967.

Rieger R., Michaelis A. Genetic and cytogenetic dictionary (Geneticheskiy i tsitogeneticheskiy slovar). Moscow: Kolos; 1976. [in Russian].

Savitsky V.F. A genetic study of monogerm and multigerm characters in beets. Proceedings of the American Society of Sugar Beet Technologists. 1952;7:331-338.

Savitsky V.F. Monogerm sugar beet in the United States. Proceedings of the American Society of Sugar Beet Technologists. 1950;6:156-159.

Schwanitz F. Beiträge zur Züchtung und Genetik selbstfertiler Rüben (Beta vulgaris L.). Der Züchter. 1940;12(7):167-78. [in German] DOI: 10.1007/bf01811461

Соколова Д.В. Особенности проявления признака раздельноцветковости у инбредных линий столовой свеклы. Сахарная свекла. 2010;(10):26-29.

Sokolova D.V. Demonstration of monogerm character in self-pollinated lines of monocarp table beet. Sugar Beet. 2010;(10):26-29. [in Russian].

Соколова Д.В. Формирование признаковой группы коллекции столовой свеклы ВИР: экологическая пластичность и стабильность. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2018;179(2):106-117. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-2-106-117

Sokolova D.V. Formation of the trait-specific group in VIR’s table beet collection: environmental plasticity and stability. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2018;179(2):106-117. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2018-2-106-117

Соколова Д.В., Пискунова Т.М. Особенности самоопыленных линий раздельноплодной столовой свеклы. Сахарная свекла. 2008;(10):20-22.

Sokolova D.V., Piskunova T.M. Features of self-pollinated lines of monocarp table beet (Osobennosti samoopylennykh liniy razdelnoplodnoy stolovoy svekly). Sugar Beet. 2008;(10):20-22. [in Russian].

Соколова Д.В., Соловьева А.Е. Перспективный исходный материал для селекции сортов свеклы с высоким содержанием бетанина. Аграрная Россия. 2019;(8):26-32. DOI: 10.30906/1999-5636-2019-8-26-32

Sokolova D.V., Solovieva A.E. Promising initial material for breeding of beet varieties with a high content of betanin. Agrarian Russia. 2019;(8):26-32. [in Russian]. DOI: 10.30906/1999-5636-2019-8-26-32

Солдатенко А.В., Мусаев Ф.Б., Соколова Д.В. Флагману российского научного овощеводства ФНЦО – 100 лет. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(2):156-166. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-2-156-166

Soldatenko A.V., Musaev F.B., Sokolova D.V. The 100th anniversary of the Federal Scientific Vegetable Center, the leader of Russian scientific vegetable growing. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2020;181(2):156-166. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-2-156-166

Stintzing F.C., Carle R. Betalains – emerging prospects for food scientists. Trends in Food Science and Technology. 2007;18(10):514-525. DOI: 10.1016/j.tifs.2007.04.012

Tesoriere L., Allegra M., Butera D., Livrea M.A. Absorption, excretion, and distribution of dietary antioxidant betalains in LDLs: potential health effects of betalains in humans. The American Journal of Clinical Nutrition. 2004;80(4):941-945. DOI: 10.1093/ajcn/80.4.941

Вавилов Н.И. Селекция как наука. Москва; Ленинград: Государственное издательство колхозной и совхозной литературы; 1934.

Vavilov N.I. Breeding as a science (Selektsiya kak nauka). Moscow; Leningrad: State Publishers of Collective and State Farm Literature; 1934. [in Russian].

Von Lippmann E.O. Geschichte der Rübe (Beta) als Kulturpflanze. Berlin; Heidelberg: Springer; 1925. [in German] DOI: 10.1007/978-3-642-91907-7

Wagner H., Weber W.E., Wricke G. Estimating linkage relationship of isozyme markers and morphological markers in sugar beet (Beta vulgaris L.) including families with distorted segregations. Plant Breeding. 1992;108(2):89-96. DOI: 10.1111/j.1439-0523.1992.tb00106.x

Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи. 2-е изд. Москва; 1964.

Zhukovsky P.M. Cultivated plants and their relatives (Kulturnye rasteniya i ikh sorodichi). 2nd ed. Moscow; 1964. [in Russian].

Зосимович В.П. Дикие виды и происхождение культурной свеклы. Свекловодство. 1940;(1):45-59.

Zosimovich V.P. Wild species and origin of cultivated beets (Dikiye vidy i proiskhozhdeniye kulʹturnoy svekly). Sveklovodstvo = Beet Growing. 1940;(1):45-59. [in Russian].

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