Разнообразие коллекции Lupinus angustifolius L. ВИР по окраске соцветий

Актуальность. Фенотипическое разнообразие Lupinus angustifolius L. динамически расширяется из-за рекомбиногенеза и мутаций. Поэтому сложившиеся представления о разнообразии окраски соцветий у люпина узколистного нуждаются в регулярном обновлении.

Материалы и методы. Объектом исследования служили 887 образцов люпина узколистного коллекции ВИР. Морфологические описания образцов проводили в 2009–2023 гг. в условиях полевого опыта в Московской области РФ. Многолетние наблюдения позволили оценить возможные модификации окраски соцветий в варьирующих погодных условиях.

Результаты. В генофонде выявлено 15 биотипов, которые различались по антоциановой пигментации отдельных частей соцветия: флага, крыльев и лодочки цветка, а также оси соцветия. Биотипы характеризовались также индивидуальными особенностями окраски семядолей, листьев, стебля и семян. Проведена сверка фенотипических характеристик биотипов с диагностическими признаками внутривидовых таксонов и известных генов окраски цветка.

Заключение. Выявлены 3 новые разновидности и 6 подразновидностей. Установлены вероятные носители генов как основной окраски цветка – roseus (fco 1), violaceus (fco 3), albus (fco 4), leucospermus (fco 2¹, fco 2²), так и ее модификаций – Supercoeruleus, dispersus, discolor, albiflorus. Описания некоторых биотипов не соответствовали данным о фенотипической экспрессии ни одного из известных генов, что указывало на наличие новых мутаций, рекомбинаций либо неизученных ассоциаций генов.

1. Cowling W.A. Genetic diversity in narrow-leafed lupin breeding after the domestication bottleneck. In: K.B. Singh, L.G. Kamphuis, M.N. Nelson (eds). The Lupin Genome. Cham: Springer, 2020. p.1-17. DOI: 10.1007/978-3-030-21270-4_1

2. Gladstones J.S. Distribution, origin, taxonomy, history and importance. In: J.S. Gladstones, C.A. Atkins, J. Hamblin (eds). Lupins as Crop Plants: Biology, Production, and Utilization. Wallingford: CAB International; 1998. p.1-36.

3. Hackbarth J. Die Gene der Lupinenarten. III. Schmallblaettige Lupinen (Lupinus angustifolius L.). Zeitschrift für Pflanzenzüchtung. 1957;37(1):81-95. [in German]

4. Hallqvist C. The inheritance of the flower colour and the seed colour in Lupinus angustifolius. Hereditas. 1921;2(3):299-363. DOI: 10.1111/j.1601-5223.1921.tb02633.x

5. Купцов Н.С., Попов Е.Г. Технология хранения максимального количества генов вида растений в минимальном количестве компонентов его биологического банка генов. Актуальная биотехнология. 2019;3(30):592-595.

6. Купцов Н.С., Такунов И.П. Люпин (генетика, селекция, гетерогенные посевы). Брянск; 2006.

7. Kurlovich B.S. Genetics of lupins. In: B.S. Kurlovich (ed.). Lupins (Geography, Classification, Genetic Resources and Breeding). St. Petersburg: Intan; 2002. p.313-350.

8. Kurlovich B.S. Vavilov’s concept of the species as a system. International Journal of Food Science and Agriculture. 2019;3(4):275-286. DOI: 10.26855/ijfsa.2019.12.003

9. Kurlovich B.S., Stankevich A.K. Classifications of lupins. In: B.S. Kurlovich (ed.). Lupins (Geography, Classification, Genetic Resources and Breeding). St. Petersburg: Intan; 2002. p.39-88.

10. Курлович Б.С., Станкевич А.К. Внутривидовое разнообразие трех однолетних видов люпина (Lupinus L.). Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1990;135:19-34.

11. Kushnareva A.V., Shelengа T.V., Perchuk I.N., Egorova G.P., Malyshev L.L., Kerv Yu.A. et al. Selection of an optimal method for screening the collection of narrow-leaved lupine held by the Vavilov Institute for the qualitative and quantitative composition of seed alkaloids. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(8):829-835. DOI: 10.18699/VJ20.680

12. Майсурян Н.А., Атабекова А.И. Люпин. Москва: Колос; 1974.

13. Mikołajczyk J. Genetic studies in Lupinus angustifolius. II. Inheritance of some morphological characters in blue lupine. Genetica Polonica. 1966;7(3-4):153-180.

14. Plewiński P., Książkiewicz M., Rychel-Bielska S., Rudy E., Wolko B. Candidate domestication-related genes revealed by expression quantitative trait loci mapping of narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.). International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(22):5670. DOI: 10.3390/ijms20225670

15. Reid C. Floral longevity and attraction of Arctic lupine, Lupinus arcticus: implications for pollination efficiency. The Arbutus Review. 2019;10(1):83-99. DOI: 10.18357/tar101201918921

16. Степанова С., Назарова Н., Корнейчук В., Леман Х., Миколайчик Я. Международный классификатор СЭВ рода Lupinus L. Ленинград: ВИР; 1985.

17. Вишнякова М.А., Буравцева Т.В., Булынцев С.В., Бурляева М.О., Семенова Е.В., Сеферова И.В., Александрова Т.Г., Яньков И.И., Егорова Г.П., Герасимова Т.В., Другова Е.В. Методические указания. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение. Санкт-Петербург: ВИР; 2010.

18. Vishnyakova M.A., Kushnareva A.V., Shelenga T.V., Egorova G.P. Alkaloids of narrow-leafed lupine as a factor determining alternative ways of the crop’s utilization and breeding. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(6):625-635. DOI: 10.18699/VJ20.656

19. Vishnyakova M.A., Vlasova E.V., Egorova G.P. Genetic resources of narrow-leaved lupine (Lupinus angustifolius L.) and their role in its domestication and breeding, Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(6):620-630. DOI: 10.18699/VJ21.070

20. Vlasova E.V. Morphological and taxonomic description of Lupinus angustifolius L. spikelike samples into VIR collection. Revista Botanică. 2015;1(10):88-91.