vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2018-3-188-193vir-nw-293Research ArticleГЕНЕТИКА КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙGENETICS OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESMексиканский вид картофеля Solanum neoantipoviczii Buk. (= S. stoloniferum Schlechtd.) из таксономической серии Longipedicellat a Buk. для использования в межвидовой гибридизацииThe Mexican potato species Solanum neoantipoviczii Buk. (= S. stoloniferum Schlechtd.) from the taxonomic series Longipedicellata Buk. and its use in interspecific hybridizationЗотееваН. М.ZoteyevaN. M.

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

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

zotyeva@rambler.ruТарвацкаЮ.TarwackaYu.

PawinskiegoStreet 5a, 02-106. Варшава

Pawinskiego St. 5a, 02-106 Warsaw

Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian FederationИнститут биохимии и биофизики, Польская Академия НаукПольшаInstitute of Biochemistry and Biophysics, Polish Academy of SciencesPoland2018100120191793188193Copyright © Зотеева Н.М., Тарвацка Ю., 20192019Зотеева Н.М., Тарвацка Ю.Zoteyeva N.M., Tarwacka Y.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/293Актуальность

Актуальность. Основываясь на классификации видов картофеля, опубликованной Д. Хоксом, в мире существует более 200 клубнеобразующих видов рода Solanum L. Многие из них обладают ценными свойствами, способными улучшить отдельные признаки у культивируемых сортов. Виды картофеля образуют полный полиплоидный ряд, который варьирует от 24 (диплоиды) до 72 (гексаплоиды) хромосом. Культивируемый вид Solanum tuberosum L. является тетераплоидом с числом хромосом 2n = 48 и EBN (Endosperm Balance Number) = 4. Многие селекционные программы включают межвидовую гибридизацию, однако ряд видов до сих пор еще не использован в селекции. При гибридизации растений картофеля часто возникают трудности. Барьер скрещиваемости существует благодаря различию в числе хромосом и EBN у родительских видов. Актуальность исследования заключается в уточнении уровня плоидности растений образца S. neoantipoviczii к-8505, обладающего многими селекционно ценными признаками и его способности скрещиваться с другими видами.

Материал и методы

Материал и методы. Материалом служили образцы диких видов картофеля: S. neoantipoviczii Buk. (nan), S. berthaultii Hawk. (ber), S. ruiz-ceballosii Card. (rzc), S. kurtzianum Bitt. et Wittm. (ktz), S. papita Rydb. (pta), S. phureja Juz. et Buk. (phu), S. tuberosum L. (tub) и оригинальный гибрид S. microdontum Bitt. x S. tarijense Hawk. (mcd x tar), различающиеся по числу хромосом и EBN (Endosperm Balance Number) и изученные нами ранее по ценным для селекции признакам. Подсчет хромосом производили в метафазах меристематических клеток корней S. neoantipoviczii, срезанных с растений in vitro. Скрещивания проводили на декапетированных побегах материнских растений.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Растения образца S. neoantipoviczii к-8505, оказались в основном (87%) тетраплоидными (4х, 2n = 48). Результативными были скрещивания с растениями образцов диких видов S. berthaultii, S. kurtzianum, S. papita, S. ruiz-ceballosii и гибрида S. microdontum x S. tarijense, а также культурных видов S. phureja и S. tuberosum. Низкое число семян на одну ягоду (12,2) получено только в скрещиваниях с растениями вида S. kurtzianum и несколько большее (35,5) - с растениями S. berthaultii. В комбинациях скрещиваний с остальными видами их число составило от 50,4 до 106,6. Образец S. neoantipoviczii к-8505 может быть успешно использован в межвидовой гибридизации.

Background

Background. There are more than 200 tuber-bearing species in the genus Solanum L. Many of them possess valuable traits able to improve some characteristics in present-day potato cultivars. Wild potato species have formed an entire ploidy series ranging from diploid to hexaploid. Many wild species have not yet been used in potato breeding. A barrier exists in crosses due to differences in chromosome numbers and EBN of parental species. In our previous evaluation of the accession S. neoantipoviczii Buk. VIR k-8505 was found to be highly resistant to Phytophthora infestans and to tree strains of Potato Virus Y (PVY) conferring resistance through the gene Rysto. In J. Hawkes's monography this species is mentioned as synonymous to S. stoloniferum Schlechtd. Russian taxonomist S. M. Bukasov recognized it as an independent species. At the same time D. Correll hypothesized that this species is the hybrid between tetraploid S. stoloniferum and diploid S. verrucosum Schlechtd. We counted the chromosome number in thirty seedlings of the accession S. neoantipoviczii k-8505 and studied the crossability of this accession in combinations with several other species.

Material and methods

Material and methods. The plants of the species: S. neoantipoviczii Buk (female parent), original hybrid S. microdontum Bitt. x S. tarijense Hawk., S. berthaultii Hawk., S. ruiz-ceballosii Card., S. kurtzianum Bitt. et Wittm., S. papita Rydb., S. phureja Juz. et Buk. and S. tuberosum L. (male parents) differing in chromosome numbers and previously studied for useful traits were included in hybridization. The chromosome counting was performed in meristem root cells, extracted from in vitro plants. Hybridization was performed using cut branches of female parents after bud decapitation.

Results and conclusions

Results and conclusions. Plants of the accession S. neoantipoviczii k-8505 were basically found tetraploid. In the crosses of S. neoantipoviczii used as the female parent, seeds were obtained in combinations with the accessions of wild (S. berthaultii, S. kurtzianum, S. papita, S. ruiz-ceballosii, hybrid S. microdontum x S. tarijense) and cultivated (S. phureja, S. tuberosum) potato species. Low seed numbers were recorded in the crosses with S. kurtzianum and S. berthaultii. In crosses with the other species, the seed number varied from 50.4 to 106.6.

картофельвидыплоидностьскрещиваемостьpotato speciesploidycrossabilityГосударственное задание согласно тематическому плану ВИР по теме № 0662-2018-0010 «Создание форм, линий, генетических источников и доноров новых эффективных генов и полигенов, контролирующих хозяйственно ценные признаки, а также выведение сортов нового поколения с надежной генетической защитой от вредоносных болезней и вредителей, высокой продуктивностью и качеством продукции», номер государственной регистрации ЕГИСУ НИОКР АААА-А16-116040710365-6ReferencesБукасов С. М. Возделываемые растения Мексики Гватемалы и Колумбии // Приложение 47 к Тр. по прикладной бот., ген. и сел. 1930. 307 с.Bukasov S. M. The cultivated plants of Mexico, Guatemala and Colombia // Suppplement 47-th to the Bulletin of Applied Botany, of Genetics and Plant Breeding, 1930, 307 p. [in Russian]Букасов С. М., Камераз А. Я. // В кн. Селекция и семеноводство картофеля. Л. : изд. «Колос», 1972, 358 c.Bukasov S. M., Kameraz A. Ya. In book “Potato breeding and seed science” // L., “Kolos” ed., 1972, 358 pp. [in Russian]Киселев И. И. Выделение исходного материала для селекции картофеля на устойчивость к специализированным расам фитофторы : автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Л. : ВИР, 1968, 20 c.Kiselev 1.1. Selection of basic material for late blight race specific potato breeding // Ph.D Thesis, Leningrad, VIR, 1968, 20 p. [in Russian]ЗотееваН. М.,ХжановскаМ.,ЕвстратоваЛ. П., Фасулати C. Р., Юсупов Т. М. Устойчивость образцов диких видов картофеля к болезням и вредителям // Каталог мировой коллекции ВИР. СПб. : ВИР. 2004. Вып. 761. 88 c.).Zoteyeva N. М., Chrzhanowska M., Evstratova L. P., Fasulati S. R., Yusupov T. M. Resistance of wild potato species accessions to diseases and pests // Catalogue of world VIR’s collection, St. Petersburg : VIR, 2004, iss. 761, 88 p. [in Russian]Correll D. S. The potato and its wild relatives // Contributions from the Texas Research Foundation, Botanical Studies, 1962, pp. 1-606.Correll D. S. The potato and its wild relatives // Contributions from the Texas Research Foundation, Botanical Studies, 1962, pp. 1-606.Bradshaw John E., Ramsay Gavin. Utilisation of the Commonwealth Potato Collection in potato breeding // Euphytica , 2005, vol. 146, pp. 9-19Bradshaw John E., Ramsay Gavin. Utilisation of the Commonwealth Potato Collection in potato breeding // Euphytica , 2005, vol. 146, pp. 9-19Darsow U. Systematic prebreeding of potato for late blight resistance on tetraploid and diploid level // In: Abstr. 15h Trien. Conf. EAPR, Hamburg, Germany, 14-19 July, 2002, pp. 116.Darsow U. Systematic prebreeding of potato for late blight resistance on tetraploid and diploid level // In: Abstr. 15h Trien. Conf. EAPR, Hamburg, Germany, 14-19 July, 2002, pp. 116.Douche, D. S., Maas D., Jastrzebski K. R., Chase R. W. Assessment of potato breeding programs in the USA over the last century / /Crop Sci., 1996, vol. 36, pp. 1544-1552.Douche, D. S., Maas D., Jastrzebski K. R., Chase R. W. Assessment of potato breeding programs in the USA over the last century / /Crop Sci., 1996, vol. 36, pp. 1544-1552.Hawkes J. G. The Potato: Evolution, Biodiversity and Genetic Resources // Belhaven Press, Oxsford, 1990, 259 p.Hawkes J. G. The Potato: Evolution, Biodiversity and Genetic Resources // Belhaven Press, Oxsford, 1990, 259 p.Hermsen J. G., E. Sawicka. Incompability and incongruity in tuber-bearing Solanum species // In: J. C. Jellis and D. E. Richardson (Eds.), The Production of New Potato Varieties: Technological advances, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1979, pp. 172-185.Hermsen J. G., E. Sawicka. Incompability and incongruity in tuber-bearing Solanum species // In: J. C. Jellis and D. E. Richardson (Eds.), The Production of New Potato Varieties: Technological advances, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1979, pp. 172-185.Jansky S. Overcoming hybridization barriers in potato// Review Plant Breeding, 2006, vol. 125, pp. 1-12.Jansky S. Overcoming hybridization barriers in potato// Review Plant Breeding, 2006, vol. 125, pp. 1-12.KryszczukA., Pakosinska M., Zoteyeva N., Lebecka R., Zimnoch-Guzowska E., Chrzanowska M. Resistance to PVX and PVY in 49 accessions of 15 wild Solanum species from the VIR potato collection in St. Petersburg // EUCARPIA, Section Potatoes. Warsaw, Poland, July 3-7, 2000, p. 32.KryszczukA., Pakosinska M., Zoteyeva N., Lebecka R., Zimnoch-Guzowska E., Chrzanowska M. Resistance to PVX and PVY in 49 accessions of 15 wild Solanum species from the VIR potato collection in St. Petersburg // EUCARPIA, Section Potatoes. Warsaw, Poland, July 3-7, 2000, p. 32.Scurrah M., Gamboa C., Chumbiauca C., Salas A., Visser R. G. F. Hybridization between wild and cultivated potato species in the Peruvian Andes and biosafety implications for deployment of GM potatoes // Euphytica, 2008, vol. 164, pp. 881-892 DOI 10.1007/s10681-007-9641-x.Scurrah M., Gamboa C., Chumbiauca C., Salas A., Visser R. G. F. Hybridization between wild and cultivated potato species in the Peruvian Andes and biosafety implications for deployment of GM potatoes // Euphytica, 2008, vol. 164, pp. 881-892 DOI 10.1007/s10681-007-9641-x.Spooner D. M., Ghislain M., Simon R., Jansky S. H., Gavrilenko T. Systematics, Diversity, Genetics, and Evolution of Wild and Cultivated Potatoes // Bot. Rev., 2014, vol. 80, pp. 283-383. DOI: 10.1007/s12229-014-9146-y.Spooner D. M., Ghislain M., Simon R., Jansky S. H., Gavrilenko T. Systematics, Diversity, Genetics, and Evolution of Wild and Cultivated Potatoes // Bot. Rev., 2014, vol. 80, pp. 283-383. DOI: 10.1007/s12229-014-9146-y.Valkonen J. Novel resistances to four potyviruses in tuber-bearing potato species, and temperature-sensitive expression of hypersensitive resistance to potato virus // Annals of Applied Biology, 1997, vol. 130, pp. 91104.Valkonen J. Novel resistances to four potyviruses in tuber-bearing potato species, and temperature-sensitive expression of hypersensitive resistance to potato virus // Annals of Applied Biology, 1997, vol. 130, pp. 91104.Zoteyeva Nadezhda, Mirosiawa Chrzanowska, Bogdan Flis, Ewa Zimnoch-Guzowska. Resistance to Pathogens of the Potato Accessions from the Collection of N. I. Vavilov Institute of Plant Industry (VIR) // American Journal of Potato Research, 2012, vol. 89, pp. 277-293.Zoteyeva Nadezhda, Mirosiawa Chrzanowska, Bogdan Flis, Ewa Zimnoch-Guzowska. Resistance to Pathogens of the Potato Accessions from the Collection of N. I. Vavilov Institute of Plant Industry (VIR) // American Journal of Potato Research, 2012, vol. 89, pp. 277-293.Zoteyeva Nadezhda, Iieva Mezaka, Daiga Vilcane, Ulrika Carlson-Nilsson, Ilze Skrabule, Nils Rostoks. Assessment of genes R1 and R3 conferring resistance to late blight and of gene Rysta conferring resistance to Potato Virus Y in two wild species accessions and their hybrid progenies // Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B, 2014, vol. 68, pp. 133-141. DOI: 10.2478/prolas-2014-0015.Zoteyeva Nadezhda, Iieva Mezaka, Daiga Vilcane, Ulrika Carlson-Nilsson, Ilze Skrabule, Nils Rostoks. Assessment of genes R1 and R3 conferring resistance to late blight and of gene Rysta conferring resistance to Potato Virus Y in two wild species accessions and their hybrid progenies // Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. Section B, 2014, vol. 68, pp. 133-141. DOI: 10.2478/prolas-2014-0015.

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