vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2018-3-167-178vir-nw-291Research ArticleГЕНЕТИКА КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙGENETICS OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESЛинии подсолнечника, полученные на основе высокомасличных сортовSunflower lines originated from varieties with high oil content in their seedГавриловаВ. А.GavrilovaV. A.

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

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

v.gavrilova@vir.nw.ruАнисимоваИ. Н.AnisimovaI. N.

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

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

СтупниковаТ. Г.StupnikovaT. G.

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

42, 44, Bolshaya Morskaya St., St. Petersburg, 190000

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian Federation2018100120191793167178Copyright © Гаврилова В.А., Анисимова И.Н., Ступникова Т.Г., 20192019Гаврилова В.А., Анисимова И.Н., Ступникова Т.Г.Gavrilova V.A., Anisimova I.N., Stupnikova T.G.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/291Актуальность

Актуальность. Становление подсолнечника как масличной культуры произошло в России. Именно в нашей стране получены однокорзиночные продуктивные формы, изобретено промышленное получение масла, созданы первые сорта народной селекции, В. С. Пустовойтом и его учениками выявлены образцы с повышенной масличностью в семенах, созданы впервые в мире высокомасличные (50-60% масла в семенах) и высокоурожайные сорта ('Передовик', 'ВНИИМК 8883' и т. д.). Получены мутанты с измененным жирно-кислотным составом и на их основе создан высокоолеиновый сорт 'Первенец'. Сорта советской селекции легли в основу мировой селекции подсолнечника и в дальнейшем селекции промышленных гибридов с использованием эффекта гетерозиса. В статье показано генетическое разнообразие линий, родоначальниками которых явились отечественные сорта подсолнечника. Обсуждается генеалогия многих отечественных линий, а также американской линии НА89, которая служит стандартом при проведении селекционных испытаний и при генетических исследованиях. Представлены данные о линиях, созданных сотрудниками ВИР в филиале Кубанская опытная станция в период 1970-2015 гг., а также известные нам сведения зарубежных исследователей о линиях, полученных с использованием сортов отечественной селекции.

Материал и методы

Материал и методы. Линии создавали путем многократного самоопыления сортов и отбора в потомстве после каждого самоопыления по морфологическим признакам, ЦМС, способности восстанавливать фертильность пыльцы, длине вегетационного периода, устойчивости к ложной мучнистой росе. Как правило, линии были выровнены после 7-8-ми поколений от самоопыления.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Проанализирована информация о генеалогии 38 линий, созданных сотрудниками ВИР, 2 линий ВНИИМК, 16 линий зарубежной селекции, а также данные о происхождении источника ЦМС РЕТ1. Проведенный анализ генеалогии линий позволяет говорить о происхождении признаков высокой масличности и высокоолеиновости. Именно эти признаки отличают в первую очередь культурный подсолнечник от дикорастущих видов рода Helianthus L. Линии, созданные на основе одного и того же сорта, могут различаться по наличию диагностических маркеров гена Rf1, контролирующего восстановление фертильности пыльцы у форм с цитоплазматической мужской стерильностью, аллельным вариантам генов запасных белков и морфологическим признакам.

Background

Background. Sunflower as an oilseed crop originated from Russia. It was in this country that single-headed highly productive forms were obtained, industrial oil production was invented, first local varieties were developed, accessions with increased oil content in seeds were identified by V. S. Pustovoit and his associates, and the first high-yielding cultivars ('Peredovik', 'VNIIMK 8883') with high oil content in seeds (50-60%) were produced. Mutants with modified fatty acid composition were obtained, and high oleic cultivar 'Pervenets' was created. Soviet varieties formed the basis for the world's sunflower breeding, and further for breeding commercial hybrids using the effect of heterosis. In the article, the genetic diversity of lines originated from domestic varieties is demonstrated. The genealogy of many domestic lines and also of the American line HA89 which served as the reference in breeding trials and genetic experiments is discussed. The information on the lines developed by the researchers of VIR at Kuban Experiment Station in the years 1970-2015 as well as the available data of foreign researchers on the lines obtained from domestic varieties are presented.

Materials and methods

Materials and methods. The lines were developed using repeated self pollination of the varieties and selection by morphological characters, CMS, pollen fertility restoration ability, duration of the growing season, and downy mildew resistance in each inbred generation. As a rule, lines were homogeneous after 7-8 generations.

Results and discussion

Results and discussion. The information on the genealogy of 38 lines developed by the researches of VIR, two VNIIMK lines, 16 foreign lines, and also the data on the origin of the CMS PET1 source are analyzed. The genealogical overview of the lines has allowed us to draw a conclusion on the origin of the high oil content and high oleic content traits. It is these characters that in the first place distinguish cultivated sunflower from the wild species of the genus Helianthus L. Lines originated from one and the same variety can differ by the presence of diagnostic markers of the Rf1 gene controlling pollen fertility restoration in forms with cytoplasmic male sterility, and also by allelic variants of storage protein genes and morphological characters.

подсолнечниклиниигенеалогияотечественные сортасамоопылениеsunflowerlinesgenealogydomestic varietiesself-pollinationГосударственное задание согласно тематическому плану ВИР по теме № 0662-2018-0018 «Разработка системного подхода к структурированию и формированию ex situ коллекций культурных растений, репрезентативных по видовому, сортовому и генетическому разнообразию, изучение внутривидовой наследственной изменчивости селекционно значимых признаков важнейших сельскохозяйственных культур и формированию признаковых и стержневых коллекций», номер государственной регистрации ЕГИСУНИОКР АААА-А16-116040710373-1ReferencesАнащенко А. В. Мужская стерильность подсолнечника (Helianthus annuus) : автореф. дис. канд. биол. наук. Л., 1968. 24 с.Anashchenko A. V. Muzhskaya steril'nost' podsolnechnika (Helianthus annuus) : avtoref. dis. kand. biol. nauk. L., 1968, 24 p. [in Russian]Анащенко А. В., Гаврилова В. А., Анисимова И. Н., Рожкова В. Т., Смирнова Н. Г. Самоопыленные маркированные линии подсолнечника / Каталог мировой коллекции ВИР. 1992. 26 с.Anashchenko A. V., Gavrilova V. A., Anisimova I. N., Rozhkova V. T., Smirnova N. G. Samoopylennye markirovannye linii podsolnechnika/Katalog mirovoj kollekcii VIR. 1992. 26 p. [in Russian]Anisimova I. N., GavriljukI. P., Konarev V. G. Identification of sunflower lines and varieties by helianthinin electrophoresis // Plant Varieties and Seeds, 1991, vol. 4, pp. 133-141.Anisimova I. N., GavriljukI. P., Konarev V. G. Identification of sunflower lines and varieties by helianthinin electrophoresis // Plant Varieties and Seeds, 1991, vol. 4, pp. 133-141.Anisimova I. N., Gavrilova V. A., Loskutov A. V., Rozhkova V. T., Tolmachev V. V. Polymorphism and inheritance of seed storage protein in sunflower // Rus. J. Gen., 2004, vol. 40, no. 9, pp. 995-1002. DOI: 10.1023/B:RUGE.0000041378.5180.06.Anisimova I. N., Gavrilova V. A., Loskutov A. V., Rozhkova V. T., Tolmachev V. V. Polymorphism and inheritance of seed storage protein in sunflower // Rus. J. Gen., 2004, vol. 40, no. 9, pp. 995-1002. DOI: 10.1023/B:RUGE.0000041378.5180.06.Anisimova I. N., Konarev A. V., Gavrilova V. A., Rozhkova V. T., Fido R. J., Tatham A. S., Shewry P. R. Polymorphism and inheritance of methionine-rich 2S albumins in sunflower // Euphytica, 2003. vol. 129. no1. pp. 99-107. DOI: 10.1023/A:1021562712945.Anisimova I. N., Konarev A. V., Gavrilova V. A., Rozhkova V. T., Fido R. J., Tatham A. S., Shewry P. R. Polymorphism and inheritance of methionine-rich 2S albumins in sunflower // Euphytica, 2003. vol. 129. no1. pp. 99-107. DOI: 10.1023/A:1021562712945.Anisimova I. N., Gavrilova V. A., Rozhkova V. T., Timofeeva G. I., TikhonovaM. A. Molecular markers in identification of pollen fertility restoration genes in sunflower // Russian Agricultural Sciences, 2009, vol. 35, no. 6, pp. 367-370. DOI: 10.3103/S1068367409060020.Anisimova I. N., Gavrilova V. A., Rozhkova V. T., Timofeeva G. I., TikhonovaM. A. Molecular markers in identification of pollen fertility restoration genes in sunflower // Russian Agricultural Sciences, 2009, vol. 35, no. 6, pp. 367-370. DOI: 10.3103/S1068367409060020.Anisimova I. N., Gavrilova V. A., Rozhkova V. A., Timofeeva G. I., Duca M. V. Genetic diversity of sources pollen fertility restoration genes in sunflower // Russian Agricultural Sciences, 2011, vol. 37, no. 3. pp. 6-11. DOI: 10.3103/S1068367411030025.Anisimova I. N., Gavrilova V. A., Rozhkova V. A., Timofeeva G. I., Duca M. V. Genetic diversity of sources pollen fertility restoration genes in sunflower // Russian Agricultural Sciences, 2011, vol. 37, no. 3. pp. 6-11. DOI: 10.3103/S1068367411030025.Антонова Т. С., ИвеборМ. В., Рожкова В. Т., Арасланова Н. П., Гаврилова В. А. Результаты оценки образцов коллекции подсолнечника ВИР по устойчивости расам ложной мучнистой росы, распространенным в Краснодарском крае // Тр. по прикладной ботанике, генетике и селекции. Т. 167. С. 90-95.Antonova T. S., Ivebor M. V., Rozhkova V. T., Araslanova N. P., Gavrilova V. A. Results of evaluation of accessions from the VIR sunflower collection for resistance to powdery mildew strains spread in the Krasnodar Territory // Bulletin of Applied Botany, Genetics and Breeding. 2011, vol. 167. pp. 90-95 [in Russian]Christov M. Production of new CMS sources in sunflower // Helia, 1999, vol. 22, no. 31, pp. 1-12.Christov M. Production of new CMS sources in sunflower // Helia, 1999, vol. 22, no. 31, pp. 1-12. Fernandes-Martines J., Jimenez A., Dominguez J., Garcia J., Garces R., Mancha M. Genetic analysis of the high oleic acid content in cultivated sunflower (Helianthus annuus L.) // Euphytica, 1979, vol. 41. pp. 39-51.Fernandes-Martines J., Jimenez A., Dominguez J., Garcia J., Garces R., Mancha M. Genetic analysis of the high oleic acid content in cultivated sunflower (Helianthus annuus L.) // Euphytica, 1979, vol. 41. pp. 39-51.Friedt W. Present state and future prospects of biotechnology in sunflower breeding // Field Crop Research, 1992, vol. 30, pp. 425-442.Friedt W. Present state and future prospects of biotechnology in sunflower breeding // Field Crop Research, 1992, vol. 30, pp. 425-442.Gavrilova V. A., Rozhkova V. T., Anisimova I. N. Sunflower genetic collection at the Vavilov Institute of Plant Industry // Helia., 2014, vol. 37, no. 60, pp. 1-16. DOI: 10.1515/helia-2014-0001.Gavrilova V. A., Rozhkova V. T., Anisimova I. N. Sunflower genetic collection at the Vavilov Institute of Plant Industry // Helia., 2014, vol. 37, no. 60, pp. 1-16. DOI: 10.1515/helia-2014-0001.Horn R., Kusterer B., Lazarescu E., Prufe M., Friedt W. Molecular mapping of the Rf1 gene restoring pollen fertility in PET1-based F1 hybrids in sunflower (Helianthus annuus L.) // Theor. Appl. Genet., 2003, vol. 106, pp. 599-606. DOI: 10.1007/s00122-002-1078-y.Horn R., Kusterer B., Lazarescu E., Prufe M., Friedt W. Molecular mapping of the Rf1 gene restoring pollen fertility in PET1-based F1 hybrids in sunflower (Helianthus annuus L.) // Theor. Appl. Genet., 2003, vol. 106, pp. 599-606. DOI: 10.1007/s00122-002-1078-y.Kupcov A. I. Podsolnechnik. Moscow ; Leningrad : Sel'hozgiz., 1931, 39 p. [in Russian] (Купцов А. И. Подсолнечник. М. ; Л. : Сельхозгиз, 1931, 39 с.).Купцов А. И. Подсолнечник. М. ; Л. : Сельхозгиз, 1931, 39 с.Kinman M. L. New developments in the USDA and state experiment station sunflower breeding programs: Proc. 4th Int. Sunflower Conf.-Memthis, 1970, pp. 181-183.Kinman M. L. New developments in the USDA and state experiment station sunflower breeding programs: Proc. 4th Int. Sunflower Conf.-Memthis, 1970, pp. 181-183.Leclercq P. Une sterilite male utilisable pour la production de hybrides simples de tournesol // Ann. Amelior .Plant., 1966, vol. 16, pp. 135-144.Leclercq P. Une sterilite male utilisable pour la production de hybrides simples de tournesol // Ann. Amelior .Plant., 1966, vol. 16, pp. 135-144.Morozov V. K. Sputnik solnca. Saratov : Privolzhskoe knizhnoe izd-vo, 1964. 79 p. [in Russian]Морозов В. К. Спутник солнца. Саратов : Приволжское книжное изд-во, 1964. 79 с.Plachek E. M. Formoobrazovatel'nye processy u podsolnechnika pod vliyaniem gibridizacii i incuhta // Trudy Vsesoyuz. s"ezda po genet., sel., semen. i plem. zhivotnovodstvu. Leningrad, 1930, vol. 2 [in Russian]Плачек Е. М. Формообразовательные процессы у подсолнечника под влиянием гибридизации и инцухта // Труды Всесоюз. съезда по ген., сел., сем. и плем. животноводству. Л., 1930. Т. 2.Pustovojt V. S. Osnovnye napravleniya selekcionnoj raboty / Podsolnechnik. Moscow : Kolos, 1975, pp. 153-163 [in Russian]Пустовойт В. С. Основные направления селекционной работы / Подсолнечник. М. : Колос, 1975. С. 153-163.Pustovojt G. V. Selekciya podsolnechnika na gruppovoj immunitet metodom mezhvidovoj gibridizacii / Podsolnechnik. Moscow : Kolos, 1975. pp. 164-209. [in Russian]Пустовойт Г. В. Селекция подсолнечника на групповой иммунитет методом межвидовой гибридизации / Подсолнечник. М. : Колос, 1975. С. 164-209.Pustovojt G. V., Krohin E. L. Nasledovanie ustojchivosti k osnovnym patogenam u mezhvidovyh gibridov podsolnechnika // Byull. nauch.-tekhnich. inform. po maslichnym kul'turam VNIIMK. Krasnodar, 1978. pp. 40-44 [in Russian]Пустовойт Г. В., Крохин Е. Л. Наследование устойчивости к основным патогенам у межвидовых гибридов подсолнечника // Бюлл. науч.-технич. информ. по масличным культурам ВНИИМК. Краснодар, 1978. С. 40-44.Popov V. N., Kirichenko V. V. Ocenka geneticheskogo raznoobraziya i vzaimootnoshenij mezhdu liniyami podsolnechnika s ispol'zovaniem izofermentov i RAPD-markerov // Trudy po fundamental'noj i prikladnoj genetike: k 100-letnemu yubileyu genetiki. 2001. pp. 210-218 [in Russian]Попов В. Н., Кириченко В. В. Оценка генетического разнообразия и взаимоотношений между линиями подсолнечника с использованием изоферментов и RAPD-маркеров // Труды по фундаментальной и прикладной генетике: к 100-летнему юбилею генетики. 2001. С. 210-218.Rozhkova V. T., Anashchenko A. V. Sozdanie samoopylennyh linij i geterozisnyh gibridov podsolnechnika na materiale mirovoj kollekcii // Byull. Vses. in-ta rastenievodstva, 1977, no. 69, pp. 53-55 [in Russian]Рожкова В. Т., Анащенко А. В. Создание самоопыленных линий и гетерозисных гибридов подсолнечника на материале мировой коллекции // Бюлл. Всес. ин-та растениеводства. 1977. № 69. С. 53-55.Seiler G. J., Rieseberg L. H. Germplasm resources of sunflower/Sunflower technology and Production, 1997, pp. 21-25.Seiler G. J., Rieseberg L. H. Germplasm resources of sunflower/Sunflower technology and Production, 1997, pp. 21-25.Schnabel U., Engelmann U., Horn R. Development of markers for the use of the PEF1 cytoplasm in sunflower hybrid breeding // Plant Breed., 2008, no. 6. pp. 541-652. DOI: 10.1111/1439-0523.2008.01516x.Schnabel U., Engelmann U., Horn R. Development of markers for the use of the PEF1 cytoplasm in sunflower hybrid breeding // Plant Breed., 2008, no. 6. pp. 541-652. DOI: 10.1111/1439-0523.2008.01516x.Soldatov K. I. Ispol'zovanie himicheskogo mutageneza v selekcii podsolnechnika / Materialy VII Mezhdunarodnoj konferencii po podsolnechniku. Krasnodar, 1976. Moscow : Kolos, 1978, pp. 179- 182 [in Russian]олдатов К. И. Использование химического мутагенеза в селекции подсолнечника / Материалы VII Международной конференции по подсолнечнику. Краснодар, 1976. М. Колос, 1978. С. 179-182.Sivolap Yu. N., Solodenko A. E., Burlov V. V. RAPD-analiz molekulyarno-geneticheskogo polimorfizma podsolnechnika // Genetika, 1998, vol. 34, no. 2, pp. 266-271 [in Russian]Сиволап Ю. Н., Солоденко А. Е., Бурлов В. В. RAPD-анализ молекулярно-генетического полиморфизма подсолнечника // Генетика. 1998. Т.34, № 2. С. 266-271.Sorta podsolnechnika. Rezul'taty gosudarstvennogo sortoispytaniya za 1958-1961 gg. Moscow : Izd-vo sel'skohozyajstvennoj literatury, zhurnalov i plakatov, 1962. 117 p. [in Russian]Сорта подсолнечника. Результаты государственного сортоиспытания за 1958-1961 гг. М. : Изд-во сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов. 1962. 117 с.Сорта подсолнечника. Результаты государственного сортоиспытания за 1958-1961 гг. М. : Изд-во сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов. 1962. 117 с.

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