Cохранение генетических ресурсов рода Rubus (Rosaceae) ex situ (обзор)

В настоящем обзоре рассматриваются вопросы cохранения ex situ генетических ресурсов рода Rubus L. в мировых генбанках, а также институтах и учреждениях разных стран. В исследуемой проблематике наиболее актуальными становятся вопросы сохранения меж- и внутривидового разнообразия и его рационального использования в селекционных программах. Основное внимание уделено помологически важным подродам – малин Idaeobatus Focke (= Batidaea (Dumort.) Greene) и ежевик Rubus (= Eubatus Focke).
Приводится детальная информация о составе и численности полевых, in vitro и криоколлекций, а также коллекций семян; анализируются особенности сохранения генетических ресурсов рода в разных типах коллекций. Обобщена отсутствующая в международных базах данных информация о коллекциях рода, сохраняемых в Российской Федерации. Особое внимание уделено коллекции малины и ежевики Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) – истории ее создания и современному состоянию.
В клоновом генбанке ВИР в настоящее время сохраняют 359 образцов рода Rubus, относящихся преимущественно к подродам малин (Idaeobatus) и ежевик (Rubus); из них в полевой коллекции поддерживают 209 образцов, в коллекции in vitro – 150. В коллекции ВИР преобладают селекционные сорта малины – 170 образцов, из которых 126 – отечественной селекции. Дикорастущие виды представлены в основном сборами на территории Русского Севера – 49 клонами малины обыкновенной (Rubus idaeus L.), 6 – морошки (R. chamaemorus L.) и сборами ежевики на территории Кавказа (35 образцов – 26 видов). Приводятся данные о видовом разнообразии рода в природной флоре Российской Федерации и обсуждается стратегия пополнения, изучения и сохранения генетических ресурсов рода Rubus в генбанке ВИР.

1. Alice L.A., Campbell C.S. Phylogeny of Rubus (Rosaceae) based on nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacer region sequences. American Journal of Botany. 1999;86(1):81-97. DOI: 10.2307/2656957

2. Antonius-Klemola K. Molecular markers in Rubus (Rosaceae) research and breeding. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 1999;74(2):149-160. DOI: 10.1080/14620316.1999.11511088

3. Антонова О.Ю., Дунаева С.Е., Ухатова Ю.В., Камылина Н.Ю., Долганова Н.А., Лисицына О.В., Гавриленко Т.А. Оздоровление малины от вируса кустистой карликовости (RBDV) методом комплексной терапии в культуре in vitro. Достижения науки и техники АПК. 2015;29(7):61-64.

4. Асилбайева Т.М., Гаврилова О.А., Красовская Л.С. Морфология пыльцевых зерен представителей рода Rubus (Rosaceae) в Азербайджане. В кн.: Инновации и традиции в современной ботанике. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 150-летию со дня рождения В.Л. Комарова. Санкт-Петербург; 2019. С.8. URL: https://www.binran.ru/files/publications/Proceedings/Proceedings_Komarov/Komarov_48_Proceedings.pdf [дата обращения: 06.10.2021].

5. Бологовкая Р.П. Genus Rubus (Tourn.) – малины и ежевики. В кн: Культурная флора СССР. Т. 16. Ягодные / под ред. Е.В. Вульфа. Москва; Ленинград; 1936. C.167-218.

6. Бологовская Р.П. Малина. В кн.: Р.П. Бологовская, Н.М. Павлова, Ю.К. Катинская, Сорта ягодных культур. Ленинград: Сельхозгиз; 1937. C.411-450.

7. Бологовская Р.П., Павлова Н.М., Розанова М.А., Шарина Н.Е. Порайонные сортименты ягодных культур СССР. В кн.: К стандартизации сортов плодовых деревьев и ягодных культур. Ленинград: Институт растениеводства; 1931. C.302-347.

8. Brickell C.D., Alexander C., Cubey J.J., David J.C., Hoffman M.H.A., Leslie A.C., Malécot V., Jin X (eds). International code of nomenclature for cultivated plants. 9th ed. Scripta Horticulturae. 2016;9:1-190.

9. Bushakra J.M., Alice L.A., Carter K.A., Dossett M., Lee J.C., Liston A. et al. Status of Rubus germplasm at the US National Clonal Germplasm Repository in Corvallis, Oregon. Acta Horticulture. 2020;1277:121-128. DOI: 10.17660/ActaHortic.2020.1277.17

10. Bushakra J.M, Bryant D.W., Dossett M., Vining K.J., VanBuren R., Gilmore B.S. et al. A genetic linkage map of black raspberry (Rubus occidentalis) and the mapping of Ag 4 conferring resistance to the aphid Amphorophora agathonica. Theoretical and Applied Genetics. 2015;128(8):1631-1646. DOI; 10.1007/s00122-015-2541-x

11. Carter K.A., Liston A., Bassil N.V., Alice L.A., Bushakra J.M., Sutherland B.L.et al. Target capture sequencing unravels Rubus evolution. Frontiers in Plant Science. 2019;10:1615. DOI: 10.3389/fpls.2019.01615

12. Dale A., Moore P.P., McNicol R.J., Sjulin T.M., Burmistrov L.F. Genetic diversity of red raspberry varieties throughout the world. Journal American Society for Horticultural Science. 1993;118(1):119-129.

13. Культурные растения Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина Российской академии наук: 65 лет интродукции / под ред. А.С. Демидова. Москва: КМК; 2011.

14. Растения природной флоры Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина Российской академии наук. 65 лет интродукции / под ред. А.С. Демидова. Москва: КМК; 201.

15. Дескриптор генетической биоресурсной коллекции растений ФГБНУ ВСТИСП (плодовые, ягодные, редкие ягодные и цветочно-декоративные культуры. Москва; 2018. URL: https://vstisp.org/vstisp/images/Deskriptor-2018.pdf [дата обращения: 05.08.2021].

16. Долганова З.В, Калинина И.П, Мочалова О.В., Пучкин И.А., Усенко В.И. Генетические коллекции ГНУ НИИ садоводства Сибири имени М.А. Лисавенко и их использование в селекции. Информационный вестник ВОГИС. 2008;12(4):573-579.

17. Dossett M, Finn C.E. Identification of resistance to the large raspberry aphid in black raspberry. Journal the American Society for Horticultural Science. 2010;135(5):438-444. DOI: 10.21273/JASHS.135.5.438

18. Дунаева С.Е., Орлова С.Ю., Тихонова О.А. Образцы ягодных и плодовых культур и их дикорастущих родичей в коллекции in vitro ВИР. Биотехнология и селекция растений. 2018;1(1):43-51. DOI:10.30901/2658-6266-2018-1-43-51

19. Дунаева С.Е., Рокко Г.С. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 899. Коллекция in vitro малины и ежевики (Rubus L., Rosaceae). Санкт-Петербург: ВИР; 2019.

20. Edesi J., Tolonen J., Ruotsalainen A.L., Aspi J., Haggman L. Cryopreservation enables long-term conservation of critically endangered species Rubus humulifolius. Biodiversity and Conservation. 2020;29(1):303-314. DOI: 10.1007/s10531-019-01883-9

21. Елсакова С.Д., Елсаков Г.В. Ягодный сад на Кольском севере. Мурманск; 1999.

22. EURISCO: [site]. Available from: https://eurisco.ipk-gatersleben.de [accessed May 20, 2021].

23. Finn C.E., Ballington J.R., Kempler C., Swartz H., Moore P.P. Use of 58 Rubus species in five North American breeding programmes – breeders notes. Acta Horticulture. 2002;585:113-120. DOI: 10.17660/ActaHortic.2002.585.15

24. Finn C.E., Knight V.H. What’s going on in the world of Rubus breeding? Acta Horticulture. 2002;585:31-38. DOI: 10.17660/ActaHortic.2002.585.1

25. Focke W.O. Species Ruborum. Monographiae generis Rubi prodromus. Pars I. In: Chr. Luerssen (ed.). Bibliotheca Botanica. Vol. 72. Stuttgart; 1910. p.1-120. [in Latin and German] Available from: https://ia804508.us.archive.org/15/items/speciesruborummo13fock/speciesruborummo13fock_bw.pdf [accessed Aug. 12, 2021].

26. Focke W.O. Species Ruborum. Monographiae generis Rubi prodromus. Pars II. In: Chr. Luerssen (ed.). Bibliotheca Botanica. Vol. 72(II). Stuttgart; 1911. p.121-223. [in Latin and German] Available from: https://ia804508.us.archive.org/15/items/speciesruborummo13fock/speciesruborummo13fock_bw.pdf [accessed Aug. 12, 2021].

27. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных наций: [сайт]. URL: http://www.fao.org/wiews/data/ex-situ-sdg-251/overview/ru/ [дата обращения: 20.05.2021].

28. Foster T.M., Bassil N.V., Dossett M., Worthington M.L., Graham J. Genetic and genomic resources for Rubus breeding: a roadmap for the future. Horticulture Research. 2019;6(1):116. DOI: 10.1038/s41438-019-0199-2

29. Фролова Л.В. Использование генетических ресурсов в селекции малины. В кн.: Международная конференция «125 лет прикладной ботаники в России», 25–28 ноября 2019 года, Санкт-Петербург, Россия. Сборник тезисов. Санкт-Петербург; 2019. С.267. URL: http://www.vir.nw.ru/wp-content/uploads/2019/11/Sbornik-tezisov_125-let-prikladnoj-botaniki-v-Rossii-2.pdf [дата обращения: 30.07.2021].

30. Гавриленко Т.А., Чухина И.Г. Номенклатурные стандарты современных российских сортов картофеля, хранящиеся в гербарии ВИР (WIR): новые подходы к регистрации сортового генофонда в генбанках. Биотехнология и селекция растений. 2020;3(3):6-17. DOI: 10.30901/2658-6266-2020-3-o2

31. Genesys: [site]. Available from: https:/www.genesys-pgr.org/ru [accessed May 20, 2021].

32. Graham J., Brennan R. Introduction to the Rubus genus: breeding, challenges and advances. In: J. Graham, R. Brennan (eds). Raspberry. Cham: Springer; 2018. p.1-16. DOI: 10.1007/978-3-319-99031-6_1

33. GRIN-Global. U.S. National Plant Germplasm System: [site]. Available from: https://npgsweb.ars-grin.gov/gringlobal/search [accessed May 20, 2021].

34. Грюнер Л.А. Особенности самоплодности ежевики. Научно-технический Бюллетень ВИР. 1985;(155):63-64.

35. Грюнер Л.А., Корнилов Б.Б. Приоритетные направления и перспективы селекции ежевики в условиях средней полосы России. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020;24(5):489-500. DOI: 10.18699/VJ20.641

36. Gupta S., Reed B.M. Cryopreservation of shoot tips of blackberry and raspberry by encapsulation–dehydration and vitrification. Cryo-Letters. 2006;27(1):29-42.

37. Hall H.K., Hummer K.E., Jamieson A.R., Jennings S.N., We ber C.A. Raspberry breeding and genetics. In: J. Janick (ed.). Plant Breeding Reviews. Vol. 32. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc.; 2009. p.148-169.

38. Hjalmarsson I. Conservation of Ribes and Rubus cultivars in the Swedish National Gene Bank. Acta Horticulture. 2020;1277:89-94. DOI: 10.17660/ActaHortic.2020.1277.12

39. Höfer M., Flachowsky M.V., Hanke H. German fruit genebank – looking back 10 years after launching a national network for sustainable preservation of fruit genetic resources. Journal für Kulturpflanzen. 2019;71(2/3):41-51. DOI: 10.5073/JfK.2019.02-03.01

40. Huang H., Liao J., Zhang Z, Zhan Q. Ex situ flora of China. Plant Diversity. 2017;39(6):357-364. DOI: 10.1016/j.pld.2017.12.001

41. Ipek A., Barut E., Gulen H., Ipek M. Genetic diversity among some blackberry cultivars and their relationship with Boysenberry assessed by AFLP markers. African Journal of Biotechnology. 2009;8(19):4830-4834.

42. Jenderek M.M., Reed B.M. Cryopreserved storage of clonal germplasm in the USDA National Plant Germplasm System. In Vitro Cellular and Developmental Biology. 2017;53(4):299-308. DOI: 10.1007/s11627-017-9828-3

43. Jennings D.L. Raspberries and blackberries: Their breeding, diseases and growth. London: Academic Press; 1988.

44. Камнев А.М., Антонова О.Ю., Дунаева С.Е., Гавриленко Т.А., Чухина И.Г. Молекулярные маркеры в исследованиях генетического разнообразия представителей рода Rubus L. и перспективы их применения в селекции. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020;24(1):20-30. DOI: 10.18699/VJ20.591

45. Камнев А.М., Яговцева Н.Д., Дунаева С.Е., Гавриленко Т.А., Чухина И.Г. Номенклатурные стандарты сортов малины алтайской селекции. Vavilovia. 2021;4(2):26-43. DOI: 10.30901/2658-3860-2021-2-26-43

46. Казаков И.B., Айтжанова С.Д., Евдокименко С.Н., Сазонов Ф.Ф., Кулагина В.Л., Андронова Н.В. Ягодные культуры в Центральном регионе России. Москва: ФГБНУ ВСТИСП; 2016.

47. Kiani Z., Sharifnia F., Salimpour F., Arbabian S. Investigation of phylogenetic relationships among some Iranian Rubus L. species. The Indian Forester. 2021;147(1):33-41. DOI: 10.36808/if/2021/v147i1/151912

48. Кичина В.В. Хромосомные числа сортов малины. Сельскохозяйственная биология. 1973;8(5):673-677.

49. Knight V.H. Rubus breeding worldwide and the raspberry breeding programme at Horticultural Research International, East Malling. Jugoslavensko Voćarstvo. 2004;38(145-146):23-38.

50. Красовская Л.С. Род Rubus L. (сем. Rosaceae Adans.) Восточной Европы и Кавказа: дис … канд. биол. наук. Санкт-Петербург, 2002. URL: https://www.dissercat.com/content/rodrubus-l-sem-rosaceae-adans-vostochnoi-evropy-i-kavkaza [дата обращения: 13.05.2021].

51. Красовская Л.С. Рубус – Rubus L. В кн.: Флора Восточной Европы. Т. X. / под ред. Н.Н. Цвелева. Санкт-Петербург; 2001. С.362-393.

52. Красовская Л.С. Типовые образцы рода Rubus L. (Rosaceae). В кн.: Каталог типовых образцов сосудистых растений Сибири и российского Дальнего Востока, хранящихся в Гербарии Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (LE) Часть 2 / под ред. И.В. Соколовой. Санкт-Петербург; Москва; 2018. С.470-473.

53. Lācis G., Kota-Dombrovska I., Strautiņa S. Evaluation of red raspberry cultivars used for breeding and commercial growing in the Baltic region. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences. 2017;71(3)(708):203-210. DOI: 10.1515/prolas-2017-0034

54. Lamoureux D., Sorokin A., Lefevre I., Alexanian A., Eyzaguirre P., Hausmann J.F. Investigation of genetic diversity in Russian collections of raspberry and blue honeysuckle. Plant Genetic Resources. 2011;9(2):202-205. DOI: 10.1017/S1479262111000323

55. НИИCC имени М.А. Лисавенко: [сайт]. URL: http://www.niilisavenko.org/variets/rasp.htm [дата обращения: 20.05.2021].

56. Список растений, культивируемых в Стрельнинской дворцовой школе садоводства: Стрельна, Санкт-Петербургcкая губерния. Санкт-Петербург; 1907.

57. Lu L. A study on the genus Rubus of China. Acta Phytotaxonomica Sinica. 1983;21:13-25.

58. Lu L., Boufford D.E. Rubus Linnaeus. In: Z.Y. Wu, P.H. Raven, D.Y. Hong (eds). Flora of China. Vol. 9. (Pittosporaceae through Connaraceae). Beijing: Science Press & St. Louis: Missouri Botanical Garden Press.; 2003. p.195-285.

59. Лупин М.В., Богомолова Н.И. Актуальные направления селекции малины, российские и мировые достижения. Современное садоводство. 2019;(4):102-112. DOI: 10.24411/2312-6701-2019-10410

60. Mabberley D.J. The plant-book: A portable dictionary of the vascular plants. Cambridge: Cambridge University Press; 1998. DOI: 10.2307/2807755

61. Mathew L., Tiffin H., Erridge Z., McLachlan A., Hunter D., Pathirana R. Efficiency of eradication of Raspberry bushy dwarf virus from infected raspberry (Rubus idaeus) by in vitro chemotherapy, thermotherapy and cryotherapy and their combinations. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2021;144(1):133-141. DOI: 10.1007/s11240-020-01829-y

62. Современные методы и международный опыт сохранения генофонда дикорастущих растений (на примере диких плодовых). Алматы; 2011.

63. Неронова Н.Л. О видовом разнообразии и распространении ежевики на Кавказе. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1973;50(3):103-105.

64. Петрозаводский государственный университет: [сайт]. URL: https://petrsu.ru/structure/353/botanitcheskijsad [дата обращения: 20.05.2021].

65. Растения открытого грунта Ботанического сада Ботанического института им. В.Л. Комарова. Санкт-Петербург: Росток; 2002.

66. Помология. Сибирские сорта плодовых и ягодных культур ХХ столетия. Новосибирск: Юпитер; 2005.

67. Reed B.M. Multiplication of Rubus germplasm in vitro: A screen of 256 accessions. Fruit Varieties Journal. 1990;44(3):141-148.

68. Регель Э. Малина, ее разведение и содержание. Санкт-Петербург; 1886.

69. Розанова М.А. Ягодоведение и ягодоводство. Ленинград: Сельхозгиз; 1937.

70. Рубан Г.А., Тимушева О.К. Особенности культуры и новые сорта малины обыкновенной в подзоне средней тайги Республики Коми. Вестник Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2006;12(110):22-25.

71. Семенова Л.Г., Добренков Е.А. Коллекция ягодных культур МОС ВИР: мобилизация, состав, изучение, перспективы использования. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2019;55(1):23-35. DOI: 10.30679/2219-5335-2019-1-55-23-35

72. Синькова Г.М. Изучение дикорастущих малин СССР с целью их привлечения в культуру и селекцию. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1980;67(1):105-117

73. Cлепнева Т.Н., Чеботок Е.М. Cохранение и пополнение генетических ресурсов плодовых, ягодных и декоративных культур путем создания уникальной научной установки коллекции живых растений открытого грунта. Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. 2017;144(1):54-58.

74. Смекалова Т.Н. Современные теории, методики и модели сохранения генетических ресурсов растений. В кн. С.М. Алексанян, В.В. Пономаренко, Л.Ф. Бурмистров и др. Современные методы и международный опыт сохранения генофонда дикорастущих растений (на примере диких плодовых). Алматы; 2011. С.41-61.

75. Смекалова Т.Н., Таловина Г.В. Особенности стратегии сохранения in situ видов рода Melilotus Mill. на территории России. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия Естественные науки. 2011;15-2(104):174-178.

76. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. «Сорта растений» (официальное издание). Москва: Росинформагротех; 2020. URL: https://gossortrf.ru/wp-content/uploads/2020/03/FIN_reestr_dop_12_03_2020.pdf [дата обращения: 16.06.2021].

77. The ECPGR Ribes and Rubus Database: [site]. Available from: http://www.ribesrubus.gf.vu.lt/download.htm [accessed May 20, 2021].

78. Thompson M.M. Survey of chromosome numbers in Rubus (Rosaceae: Rosoideae). Annals of the Missouri Botanical Garden. 1997;84(1):128-164. DOI: 10.2307/2399958

79. Turdiyev T.T., Frolov S.N., Kovalchuk I.Y., Kabylbekova B.Z., Chukanova N.I. In vitro germplasm cold storage of fruit and berry plants of Kazakhstan. Eurasian Journal of Biosciences. 2020;14(1):1213-1219.

80. Удмуртский государственный университет. Учебный ботанический сад: [сайт]. URL: https://udsu.ru/chapters/departments/bot_sad/bot_otdely/labor_plodobov_botsada [дата обращения: 20.05.2021].

81. Ukhatova Y.V., Dunaeva S.E., Antonova O.Y., Apalikova O.V., Pozd niakova K.S., Novikova L.Y. et al. Cryopreservation of red raspberry cultivars from the VIR in vitro collection using a modified droplet vitrification method. In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant. 2017;53(7):394-401. DOI: 10.1007/s11627-017-9860-3

82. Упадышев М.Т., Метлицкая К.В., Петрова А.Д., Донецких В.И. Вирусные болезни на сортах малины Rubus idaeus L. и современные методы оздоровления. Аграрная наука. 2019;3:143-146.

83. USDA Rubus Crop Vulnerability Statement. 2015: [site]. Available from: https://www.ars-grin.gov/npgs/cgc_reports/rubusvuln2015.docx [accessed Aug. 10, 2021].

84. Vujović T., Ružić D., Cerović R. Effect of the duration of liquid nitrogen storage on the regrowth of blackberry cryopreserved by droplet vitrification. Contemporary Agriculture. 2017;66(1-2):44-50. DOI: 10.1515/contagri-2017-0008

85. Wada S., Reed B.M. Optimized scarification protocols improve germination of diverse Rubus germplasm. Scientia Horticulturae. 2011;130(3):660-666. DOI: 10.1016/j.scienta.2011.08.023

86. Wagner W.L., Herbst D.R, Sohmer S.H. Manual of the flowering plants of Hawai’i. Vol. 1, 2. 1999 Revised edition 1918. Honolulu: University of Hawai’i Press/Bishop Museum Press; 1999.

87. Wang Q., Cuellar W.J., Rajamäki M.L., Hirata Y., Valkonen J.P.T Wang Q. Combined thermotherapy and cryotherapy for efficient virus eradication: relation of virus distribution, subcellular changes, cell survival and viral RNA degradation in shoot tips. Molecular Plant Pathology. 2008;9(2):237-250. DOI: 10.1111/j.1364-3703.2007.00456.x

88. Withers L.A. Collecting in vitro for genetic resources conservation. In: L. Guarino, R. Rao, R. Reid (eds). Collecting Plant Genetic Diversity – Technical Guidelines. Wallingford: CAB International; 1995. p.511-515.

89. Woodhead M., Weir A., Smith K., McCallum S., MacKenzie K., Graham J. Functional markers for red raspberry. Journal American Society for Horticultural Science. 2010;135(5):418-427. DOI: 10.21273/JASHS.135.5.418

90. Юшев А.А. Отделу генетических ресурсов плодовых культур ВИР 90 лет. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2015;176(4):370-380. DOI: 10.30901/2227-8834-2015-4-370-380

91. Юзепчук С.В. Малина и ежевика – Rubus L. В кн.: Флора СССР. Т. 10. / под ред. В.Л. Комарова. Москва; Ленинград; 1941. С.5-58.

92. Юзепчук С.В. К батологии Крыма. Ботанические материалы Гербария Ботанического института имени В.Л. Комарова Академии наук СССР. 1950;13:85-110.

93. Жбанова Е.В. Биохимическая характеристика плодов генколлекции сортов малины в условиях ЦЧР (Мичуринск). Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. 2017;144(I):182-186.