vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2023-4-64-78vir-nw-1730Research 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 TRENDSПризнаковая коллекция крупноплодного подсолнечника ВИР для селекции сортов и гибридовThe trait-specific collection of large-seeded sunflower at VIR: ba source for breeding cultivars and hybridshttps://orcid.org/0000-0002-8110-9168ГавриловаВ. А.GavrilovaV. A.

Вера Алексеевна Гаврилова, доктор биологических наук, главный научный сотрудник

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

Vera A. Gavrilova, Dr. Sci. (Biology), Chief Researcher

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

v.gavrilova@vir.nw.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7913-3815МакароваЛ. Г.MakarovaL. G.

Лариса Георгиевна Макарова, ведущий специалист

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

larisa G. Makarova, Leading Specialist

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

larisa.mackarova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4920-6539СтупниковаТ. Г.StupnikovaT. G.

Татьяна Георгиевна Ступникова, специалист

352183 Россия, Краснодарский край , п. Ботаника, ул. Центральная, 2

Tatyana G. Stupnikova, Specialist

2 Tsentralnaya St., Botanika Settlem., Krasnodar Territory 352183

19tanyuchchka68@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5531-2728АлпатьеваН. В.AlpatievaN. V.

Наталья Владимировна Алпатьева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

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

Natalya V. Alpatieva, Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

alpatievanatalia@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9804-1286КузнецоваЕ. Б.KusnetsovaE. B.

Елена Борисовна Кузнецова, ведущий специалист

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

Elena B. Kusnetsova, Leading Specialist

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

kuznetsova.eb@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0474-8860АнисимоваИ. Н.AnisimovaI. N.

Ирина Николаевна Анисимова, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

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

Irina N. Anisimova, Dr. Sci. (Biology), Leading Researcher

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190000

irina_anisimova@inbox.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова, Кубанская опытная станция – филиал ВИРРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, Kuban Experiment Station of VIRRussian Federation20231001202418446478Copyright © Гаврилова В.А., Макарова Л.Г., Ступникова Т.Г., Алпатьева Н.В., Кузнецова Е.Б., Анисимова И.Н., 20242024Гаврилова В.А., Макарова Л.Г., Ступникова Т.Г., Алпатьева Н.В., Кузнецова Е.Б., Анисимова И.Н.Gavrilova V.A., Makarova L.G., Stupnikova T.G., Alpatieva N.V., Kusnetsova E.B., Anisimova I.N.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/1730Актуальность

Актуальность. В последние годы наблюдается увеличение доли использования семян подсолнечника в кондитерской и пищевой промышленности. В Государственном реестре селекционных достижений в 2023 г. среди 839 районированных сортов и гибридов подсолнечника значится 30 сортов и всего лишь 3 гибрида кондитерского направления. Таким образом, создание исходного материала для получения крупноплодных сортов и гибридов актуально.

Материалы и методы

Материалы и методы. Материалом исследования служили 90 образцов подсолнечника коллекции ВИР, выделившиеся по признаку крупности семян. Учитывали следующие признаки: масса 1000 семян, период «всходы – созревание», высота растения, диаметр корзинки, окраска и размер семянок, устойчивость к ложной мучнистой росе. Использовали ДНК-маркеры для выявления образцов – носителей гена Rf1 и ЦМС.

Результаты

Результаты. Лучшими по массе 1000 семян были образцы к-2818 (Приморский край ), к-3633, к-3748, к-3782 (Китай ), к-3578 (Украина). Подтвердили свою крупноплодность и сорта отечественной селекции ‘Алексеевский крупноплодный 2’ (к-3552), ‘Гяр-гяр’ (к-1589), ‘СПК’ (k-3426), ‘Лакомка’ (k-3526). Стерильный тип цитоплазмы выявили у 12 образцов. Диагностические маркеры ядерного гена Rf1 (ORS511, HRG01 и HRG02) имели 14 образцов с фертильным типом цитоплазмы. В большинстве случаев это был маркер HRG02, и лишь у двух образцов с фертильным типом цитоплазмы (к-3805 и к-3864 из Китая) обнаружены все три маркера.

Заключение

Заключение. Крупноплодные сорта селекции ВНИИМК ‘СПК’ и ‘Лакомка’, а также к-3782 из Китая были лучшими не только по признаку крупноплодности, но и по устойчивости к ложной мучнистой росе. В результате многолетних исследований создана признаковая коллекция по признаку крупноплодности, включающая 90 образцов, которые могут использоваться при селекции кондитерских сортов. Выделены крупноплодные образцы – носители гена Rf1, некоторые из них стали родоначальниками линий – доноров генов восстановления фертильности пыльцы и крупноплодности одновременно.

Background

Background. In recent years, an increase has been observed in the share of sunflower seeds in the confectionery and food industries. There are 30 cultivars and only 3 hybrids for confectionery use among 839 zoned sunflower cultivars and hybrids listed in the State Register for Selection Achievements Admitted for Usage in 2023. Thus, the development of source material for breeding large-seeded cultivars and hybrids remains a relevant task.

Materials and methods

Materials and methods. The studied material included 90 accessions selected for their large seed size from VIR’s sunflower collection. The following characters were assessed: 1000 seed weight, days from sprouting to maturation, plant height, head diameter, cypsela color and size, and resistance to downy mildew. DNA markers were used to identify accessions with the Rf1 gene and CMS.

Results

Results. Accessions k-2818 (Primorsky Territory), k-3633, k-3748, k-3782 (China), and k-3578 (Ukraine) were the best in 1000 seed weight. Russian cvs. ‘Alekseyevsky Krupnoplodny 2’ (k-3552), ‘Gyar-Gyar’ (k-1589), ‘SPK’ (k-3426), and ‘Lakomka’ (k-3526) confirmed their large seed size. The sterile type of cytoplasm was identified in 12 accessions. Fourteen accessions with fertile cytoplasm had diagnostic markers of the nuclear Rf1 gene.

Conclusion

Conclusion. The large-seeded cultivars developed at VNIIMK, ‘SPK’, ‘Lakomka’, and k-3782 from China were the best not only in their large seed size but also in downy mildew resistance. As a result of long-term studies, a trait-specific collection was established for the large seed size trait. It included 90 accessions that can be used in the development of confectionery cultivars. Large-seeded sunflower accessions carrying the Rf1 gene were identified. Some of them became the ancestors of donor lines for both pollen fertility restoration genes and large seed size.

Helianthus annuusмасса 1000 семянвегетационный периодвысота растенияустойчивость к ложной мучнистой росемаркер-опосредованный отборHelianthus annuus1000 seed weightgrowing seasonplant heightdowny mildew resistancemarker-assisted selectionРабота выполнена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № FGEM-2022-0005 «Растительные ресурсы масличных и прядильных культур ВИР как основа теоретических исследований и их практического использования». Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The research was performed within the framework of the state task according to the theme plan of VIR, Project No. FGEM-2022-0005 “Plant resources of oil and fiber crops at VIR as the basis for theoretical research and their practical utilization”. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesАнащенко A.В. Методические указания по изучению мировой коллекции масличных культур. Выпуск II. Подсолнечник / под ред. Г.Г. Давидяна. Ленинград: ВИР; 1978.Anashchenko A.V. Guidelines for the study of the world collection of oil crops. Issue II. Sunflower (Metodicheskiye ukazaniya po izucheniyu mirovoy kollektsii maslichnykh kultur. Vypusk II. Podsolnechnik). G.G. Davidyan (ed.). Leningrad: VIR; 1978. [in Russian]Анащенко А.В. Длинноплодный подсолнечник Закавказья. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1971;45(2):122-128.Anashchenko A.V. Long-fruited sunflower of Transcaucasia (Dlinnoplodny podsolnechnik Zakavkazya). Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 1971;45(2):122-128. [in Russian]Анисимова И.Н., Алпатьева Н.В., Абдуллаев Р.А., Карабицина Ю.И., Кузнецова Е.Б. Скрининг генетических ресурсов растений с использованием ДНК-маркеров: основные принципы, выделение ДНК, постановка ПЦР, электрофорез в агарозном геле: (методические указания) / под ред Е.Е. Радченко. Санкт-Петербург: ВИР; 2018. DOI: 10.30901/978-5-905954-81-8Anisimova I.N., Alpatieva N.V., Abdullaev R.A., Karabitsina Yu.I., Kuznetsova E.B. Screening of plant genetic resources with the use of DNA markers: basic principles, DNA isolation, PCR setup, agarose gel electrophoresis: (guidelines). E.E. Radchenko (ed.). St. Petersburg: VIR; 2018. [in Russian]. DOI: 10.30901/978-5-905954-81-8Анисимова И.Н., Карабицина Ю.И., Алпатьева Н.В., Кузнецова Е.Б., Титов Н.В., Лютко А.Ю., Гаврилова В.А. Диагностическая ценность молекулярных маркеров гена Rf1 подсолнечника. Биотехнология и селекция растений. 2021;4(2):28-37. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-2-o3Anisimova I.N., Karabitsina Yu.I., Alpatieva N.V., Kuznetsova E.B., Titov N.V., Lyutko A.Yu., Gavrilova V.A. Diagnostic value of Rf1 gene molecular markers in sunflower. Plant Biotechnology and Breeding. 2021;4(2):28-37. [in Russian]. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-2-o3Бочковой А.Д., Хатнянский В.И, Камардин В.А., Отрезова А.К. Технологический паспорт первичного семеноводства крупноплодного сорта подсолнечника СПК. Масличные культуры. 2019;2(178):14-21. DOI: 10.25230/2412-608X-2019-2-178-14-21Bochkovoy A.D., Khatnyansky V.I, Kamardin V.A., Otrezova A.K. Technological certificate of the breeders seed growing of confectionary sunflower variety SPK. Oil Crops. 2019;2(178):14-21. [in Russian]. DOI: 10.25230/2412-608X-2019-2-178-14-21Бочковой А.Д., Пивненко О.В. Отечественные сорта-популяции как исходный материал для селекции крупноплодных гибридов подсолнечника. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень ВНИИМК. 2007;1(136):3-8.Bochkovoy A.D., Pivnenko O.V. Domestic cultivar populations as source material for breeding large-fruited sunflower hybrids (Otechestvennye sorta-populyatsii kak iskhodny material dlya selektsii krupnoplodnykh gibridov podsolnechnika). Oil Crops. Scientific and Technical Bulletin of VNIIMK. 2007;1(136):3-8. [in Russian]Fick C.N., Miller J.F. Sunflower breeding. In: J.F. Carter (ed.). Sunflower Technology and Production. Madison, WI: American Society of Agronomy; Crop Science Society of America; Soil Science Society of America; 1997.Fick C.N., Miller J.F. Sunflower breeding. In: J.F. Carter (ed.). Sunflower Technology and Production. Madison, WI: American Society of Agronomy; Crop Science Society of America; Soil Science Society of America; 1997.Гаврилова В.А., Брач Е.А., Белов П.Е., Грязнов А.Ю. Рентгенография для селекции крупноплодного подсолнечника. В кн.: Актуальные вопросы науки, технологии и производства. Материалы III Международной научно-практической конференции; 21–22 ноября 2014 г., г. Санкт-Петербург. Санкт-Петербург; 2014. С.134-137.Gavrilova V.A., Bratch E.A., Belov P.E., Gryaznov A.U. Radiography for breeding of large-fruited sunflower. In: Burning Problems of Science, Technology and Production. Proceedings of the III International Scientific and Practical Conference; November 21–22, 2014, St. Petersburg (Aktualnye voprosy nauki, tekhnologii i proizvodstva. Materialy III Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii; 21–22 noyabrya 2014 g., g. Sankt-Peterburg). St. Petersburg; 2014. p.134-137. [in Russian]Гаврилова В.А., Рожкова В.Т., Пепеляева Е.А., Брач Е.А., Мигачева Е.О., Анисимова И.Н. Потенциал коллекции ВИР для селекции крупноплодных сортов и гибридов подсолнечника. Достижения науки и техники агропромышленного комплекса. 2015;29(7):35-38.Gavrilova V.A., Rozhkova V.T., Pepelyaeva E.A., Bratch E.A., Migacheva E.O., Anisimova I.N. Potential of VIR collection of sunflower for the breeding of large-seeded varieties and hybrids. Achievements of Science and Technology of AIC. 2015;29(7):35-38. [in Russian]Гаврилова В.А., Ступникова Т.Г., Макарова Л.Г., Алпатьева Н.В., Карабицина Ю.И., Кузнецова Е.Б. и др. Линии генетической коллекции подсолнечника ВИР, устойчивые к ложной мучнистой росе. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2021;182(3):101-110. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-3-101-110Gavrilova V.A., Stupnikova T.G., Makarova L.G., Alpatieva N.V., Karabitsina Yu.I., Kuznetsova E.B. et al. Lines resistant to downy mildew in the sunflower genetic collection at VIR.. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2021;182(3):101-110. [in Russian]. DOI: 10.30901/2227-8834-2021-3-101-110Hladni N, Miladinović D. Confectionery sunflower breeding and supply chain in Eastern Europe. OCL – Oilseeds and Fats Crops and Lipids. 2019;26(1):29. DOI: 10.1051/ocl/2019019Hladni N, Miladinović D. Confectionery sunflower breeding and supply chain in Eastern Europe. OCL – Oilseeds and Fats Crops and Lipids. 2019;26(1):29. DOI: 10.1051/ocl/2019019Horn R., Radanovic A., Fuhrmann L., Sprycha Y., Hamrit S., Jockovic M. et al. Development and validation of markers for the fertility restorer gene Rf1 in sunflower. International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(6):1260. DOI: 10.3390/ijms20061260Horn R., Radanovic A., Fuhrmann L., Sprycha Y., Hamrit S., Jockovic M. et al. Development and validation of markers for the fertility restorer gene Rf1 in sunflower. International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(6):1260. DOI: 10.3390/ijms20061260Мережко А.Ф. Система генетического изучения исходного материала для селекции растений: методические указания. Ленинград: ВИР; 1984.Merezhko A.F. The system of genetic studying of source material for plant breeding: guidelines (Sistema geneticheskogo izucheniya iskhodnogo materiala dlya selektsii rasteniy: metodicheskiye ukazaniya). Leningrad: VIR; 1984. [in Russian]Пузиков А.Н., Суворова Ю.Н. Селекция на крупноплодность – новые возможности подсолнечника. Селекция и семеноводство. 2013;(2):155-156.Puzikov A.N., Suvorova Yu.N. Breeding for large fruit size: new opportunities for sunflower (Selektsiya na krupnoplodnost – novye vozmozhnosti podsolnechnika). Selektsiya i semenovodstvo = Plant Breeding and Seed Production. 2013;(2):155-156. [in Russian]Schnabel U., Engelmann U., Horn R. Development of markers for the use of the PEF1 cytoplasm in sunflower hybrid breeding. Plant Breeding. 2008;127(6):587-591. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2008.01516.xSchnabel U., Engelmann U., Horn R. Development of markers for the use of the PEF1 cytoplasm in sunflower hybrid breeding. Plant Breeding. 2008;127(6):587-591. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2008.01516.xSeiler G., Jan C.C. Basic information. In: J. Hu, G. Seiler, C. Kole (eds). Genetics, Genomics and Breeding of Sunflower. Boca Raton, FL: CRC Press; 2010. p.1-50.Seiler G., Jan C.C. Basic information. In: J. Hu, G. Seiler, C. Kole (eds). Genetics, Genomics and Breeding of Sunflower. Boca Raton, FL: CRC Press; 2010. p.1-50.Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2017.State Register for Selection Achievements Admitted for Usage (National List). Vol. 1 “Plant varieties” (official publication). Moscow; Rosinformagrotekh; 2017. [in Russian]Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2018.State Register for Selection Achievements Admitted for Usage (National List). Vol. 1 “Plant varieties” (official publication). Moscow; Rosinformagrotekh; 2018. [in Russian]Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2019.State Register for Selection Achievements Admitted for Usage (National List). Vol. 1 “Plant varieties” (official publication). Moscow; Rosinformagrotekh; 2019. [in Russian]Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2021.State Register for Selection Achievements Admitted for Usage (National List). Vol. 1 “Plant varieties” (official publication). Moscow; Rosinformagrotekh; 2021. [in Russian]Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2023.State Register for Selection Achievements Admitted for Usage (National List). Vol. 1 “Plant varieties” (official publication). Moscow; Rosinformagrotekh; 2023. [in Russian]Tan A.S., Tan A. Sunflower (Helianthus annuus L.) landraces of Turkey – their collection, conservation and morphometric characterization. Helia. 2010;33(53):55-62. DOI: 10.2298/hel1053055tTan A.S., Tan A. Sunflower (Helianthus annuus L.) landraces of Turkey – their collection, conservation and morphometric characterization. Helia. 2010;33(53):55-62. DOI: 10.2298/hel1053055tYue B., Vick B.A., Cai X., Hu J. Genetic mapping for the Rf1 (fertility restoration) gene in sunflower (Helianthus annuus L.) by SSR and TRAP markers. Plant Breeding. 2010;129(1):24-28. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2009.01661.xYue B., Vick B.A., Cai X., Hu J. Genetic mapping for the Rf1 (fertility restoration) gene in sunflower (Helianthus annuus L.) by SSR and TRAP markers. Plant Breeding. 2010;129(1):24-28. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2009.01661.x

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