Применение методов биотехнологии в селекции земляники садовой (обзор)

Татьяна Николаевна Чекушкина, Елена Николаевна Барсукова

Аннотация


Приведен обзор методов биотехнологии, которые применяют в селекционном процессе и размножении земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.) отечественные и зарубежные исследователи. Наряду с широко распространенным методом микроклонального размножения используют методы клеточной селекции с применением селективных сред, позволяющие получать растения-регенеранты, устойчивые к засолению. Целый ряд ученых сообщают об успешной регенерации из листовых эксплантов и получении в результате новых исходных форм земляники с селекционно-ценными признаками за счет проявления сомаклональной изменчивости. Активно разрабатывают современные молекулярно-генетические методы, которые применяют при паспортизации сортов, проведении маркерной селекции на устойчивость к болезням. Тестирование генотипов рода Fragaria L. и сортов Fragaria × ananassa Duch. различного эколого-географического происхождения позволило идентифицировать гены устойчивости к F. oxysporum, C. gloeosporioides, Ph. cactorum, Ph. fragariae var. fragariae, C. acutatum и другим заболеваниям. Перспективно создание генетически модифицированных растений земляники с ценными признаками методами агробактериальной трансформации и технологии CRISPR/Cas9. Получены генетически модифицированные формы земляники со вкусовыми изменениями от усиления сладости до появления новых вкусовых оттенков, а также с повышенной устойчивостью к возбудителю серой гнили, вертициллезному увяданию, с повышенной морозостойкостью; устойчивые к засолению, гербициду глифосату, с отсутствием антоциановой окраски — с белыми ягодами. Дальнейшее развитие и активное внедрение биотехнологических методов в практическую селекцию земляники садовой позволит существенно повысить ее продуктивность.

Ключевые слова


земляника садовая; регенерант; сомаклональная изменчивость; селективная среда; маркерная селекция; генная инженерия; CRISPR/Cas9

Полный текст:

PDF

Литература


Рыжкова Н. А. Стабильность растений земляники садовой (Fragaria ananassa Duch.) после длительного хранения in vitro. Дис. ... канд. с.-х. наук. — М., 2005. С. 4 – 6.

Козлова И. И. Система производства высокопродуктивной рассады земляники с программируемыми параметрами качества / Плодовод. и ягодовод. России. 2008. Т. 18. С. 183 – 187.

Белошапкина О. О. Биологические и технологические основы оздоровления посадочного материала от вирусов. — М., 2005. С. 43 – 48.

Инновационные технологии возделывания земляники садовой: науч.-практ. изд. — М.: Росинформагротех, 2010. С. 12 – 40.

Высоцкий В. А. Биотехнологические приемы в современном садоводстве / Садовод. и виноградар. 2006. № 2. С. 2 – 3.

Соловых Н. В., Будаговский А. В. Повышение эффективности клонального размножения растений in vitro посредством лазерной обработки / Рос. сельскохоз. наука. 2015. № 1 – 2. С. 34 – 36.

Князева И. В. Введение в стерильную культуру нового сорта земляники садовой / Плодовод. и ягодовод. России. 2016. Т. 45. С. 81 – 84.

Мацнева О. В., Ташматова Л. В., Орлова Н. Ю. и др. Микроклональное размножение земляники садовой / Селек. и сорторазвед. сад. культур. 2017. Т. 4. № 1 – 2. С. 93 – 96.

Мацнева О. В., Ташматова Л. В., Хромова Т. М. и др. Введение сортов земляники в культуру in vitro / Плодовод. и ягодовод. России. 2019. Т. 56. С. 28 – 34. DOI: 10.31676/2073-4948-2019-56-28-34.

Мацнева О. В., Ташматова Л. В., Шахов В. В. Эффективность применения стерилизующих агентов для эксплантов земляники / Селек. и сорторазвед. сад. культур. 2018. Т. 5. № 1. С. 71 – 73.

Муратова С. А. Биотехнологические аспекты размножения плодовых и ягодных культур / Сб. науч. тр. ГНБС. 2017. Т. 144. Ч. II. С. 84 – 89.

Князева И. В. Адаптация полученных in vitro растений земляники садовой к нестерильным условиям / Плодовод. и виноградар. юга России. 2017. № 45(3). С. 1 – 8.

Маркова М. Г., Сомова Е. Н. Приемы повышения укореняемости микропобегов земляники садовой в культуре in vitro / Вестн. Марийского ГУ. Сер. Сельскохоз. науки. Экон. науки. 2017. Т. 3. № 2(10). С. 34 – 38.

Баматов И. М., Адаев Н. Л., Цагараева Э. А. и др. Повышение эффективности технологии оздоровления и первичного размножения земляники садовой в культуре in vitro / Изв. Горского ГАУ. 2020. № 57(4). С. 184 – 191.

Поляков А. В., Линник Т. А. Производство оздоровленного посадочного материала сортов земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.) с низкой усообразующей способностью методом клонального микроразмножения in vitro / Вестн. МГОУ. Сер. Естест. науки. 2014. № 3. С. 35 – 41.

Линник Т. А. Повышение эффективности способов размножения сортов земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.), характеризующихся низкой усообразующей способностью. Дис. ... канд. с.-х. наук. — М., 2014. С. 80 – 98.

Говорова Г. Ф., Говоров Д. Н. Земляника и клубника: монография. — М.: Проспект, 2016. С. 212 – 234.

Алексеенко Л. В. Особенности размножения нейтральнодневных и ремонтантных сортов земляники in vitro. Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. — М., 1998. С. 15 – 17.

Князькина М. С., Денисенко Л. М., Заякин В. В. и др. Получение сортового посадочного материала земляники садовой методом клонального микроразмножения in vitro / Вестн. Брянского ГУ. 2011. Вып. 4. С. 153 – 157.

Jhajhra S., Dashora L. K., Singh J., et al. In-vitro propagation of strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) / Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2018. V. 7. No. 10. P. 3030 – 3035. DOI: 10.20546/ijcmas.2018.710.353.

Mohamed F. H., Elwan W. M. W., Abdoun M. I. E., et al. Multiplication and regeneration potential in strawberry genotypes using different in vitro culture methods and growth regulators / Hortsci. J. Suez Canal Univ. 2018. V. 7. No. 2. P. 47 – 54. DOI: 10.21608/hjsc.2018.59126.

Palei S., Rout G. R., Das A. K., et al. Callus induction and indirect regeneration of strawberry (Fragaria × ananassa Duch. cv. Chandler) / Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2017. V. 6. No. 11. P. 1311 – 1318. DOI: 10.20546/ijcmas.2017.611.157.

Youssef S. M. Chitosan and thidiazuron improve regeneration efficiency of strawberry (Fragaria x ananassa Duch. cv. Festival) from different explant types / Middle East J. Agric. Res. 2016. V. 5. Issue 4. P. 856 – 867.

Rahman W., Zohora S., Talukder A., et al. Effect of different hormone combinations on callus induction and plant generation of strawberry / Int. J. Adv. Res. 2015. V. 3. No. 6. P. 1244 – 1250.

Bhandari M., Roy S. K. Standardization and establishment of an efficient protocol for in vitro multiplication of Strawberry plant and its genetic stability testing / Int. J. Pharm. Sci. Invent. August 2015. V. 4. Issue 8. P. 7 – 12.

Rusea I., Popescu A., Isac V., et al. Micropropagation of strawberry cv. Magic / Ann. Univ. Craiova. 2020. V. XXIV(LX). P. 218 – 223.

Hossam Zakaria, Gihan M. Hussein, Abdel Hadi A. Abdel Hadi, Naglaa A. Abdallah. Improved regeneration and transformation protocols for three strawberry cultivars / GM Crops Food. 2014. V. 5. No. 1. P. 27 – 35. DOI: 10.4161/gmcr.27229.

Расторгуев С. Л., Тюленев В. М. Регенерация растений и применение культуры тканей в селекции земляники / Аграр. наука. 2005. № 12. С. 16 – 19.

Лебедев В. Г., Азарова А. Б., Шестибратов К. А. и др. Проявление сомаклональной изменчивости у микроразмноженных и трансгенных растений / Изв. ТСХА. 2012. Вып. 1. С. 153 – 163.

Biswas M. K., Dutt M., Roy U. K. Development and evaluation of in vitro somaclonal variation in strawberry for improved horticultural traits / Sci. Hortic. 2009. V. 122. No. 3. P. 409 – 416.

Rokosa M., Mikiciuk M. In vitro regeneration of Fragraria plants / Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus. 2017. V. 16. No. 5. P. 145 – 158. DOI: 10.24326/asphc.2017.5.15.

Haque S., Nath K., Iqbal S., et al. Assessment of field performance and genetic diversity analysis of tissue culture variants of Strawberry / J. Agric. Technol. 2015. V. 11. No. 1. P. 193 – 209.

Toyoda H., Horikoshi K., Yamano Y., et al. Selection for Fusarium wilt disease resistance from regenerants derived from leaf callus strawberry / Plant Cell Rep. 1999. V. 10. P. 167 – 170.

Sowik I., Markiewicz M., Michalczuk L. Stability of Verticillium dahliae resistance in tissue culture-derived strawberry somaclones / Hortic. Sci. 2015. V. 42. No. 3. P. 141 – 148. DOI: 10.17221/360/2014-HORTSCI.

Popescu A. N., Isac V. S., Coman M. S. Somaclonal variation in plants regenerated by organogenesis from callus culture of strawberry (Fragaria × ananassa) / Acta Hortic. 1997. V. 439. P. 89 – 96.

Bairu M., Aremu A., Staden J. Somaclonal variation in plants: causes and detection methods / Plant Growth Regul. 2010. V. 63. No. 2. P. 147 – 173. DOI: 10.1007/s10725-010-9554-x.

Ather-uz-Zaman Z., Al-Khayri J. M., Islam R. Genetic improvement of strawberry (Fragaria × ananassa Duchesne) / Advances in Plant Breeding Strategies. V. 3: Fruits. — London: Springer, 2018. P. 217 – 275. DOI: 10.1007/978-3-319-91944-7_6.

Karim R., Ahmed F., Roy U. K., et al. Varietal improvement of strawberry (Fragaria × ananassa Dutch.) Through somaclonal variation using in vitro techniques / J. Agric. Sci. Technol. 2015. V. 17. No. 4. P. 977 – 986.

Соловых Н. В. Тканевая селекция земляники in vitro на солеустойчивость / Плодовод. и ягодовод. России. 2014. Т. 38. № 2. С. 125 – 131.

Расторгуев С. Л. Регенерации растений земляники в культуре каллуса и анализ степени их изменчивости / Плодовод. и виноградар. юга России. 2014. № 27(3). С. 7 – 22.

Храбров И. Э., Антонова О. Ю., Шаповалов М. И. и др. Устойчивость земляники к основным грибным фитопатогенам: r-гены и их ДНК-маркеры / Биотехнол. и селек. растений. 2019. Т. 2. № 3. С. 30 – 40. DOI: 10.30901/2658-6266-2019-3-o3.

Luk’yanchuk I. V., Lyzhin A. S., Kozlova I. I. Analysis of strawberry genetic collection (Fragaria L.) for Rca2 and Rpf1 genes with molecular markers / Vavilov J. Gen. Breed. 2018. V. 22. No. 7. P. 795 – 799. DOI: 10.18699/VJ18.423.

Храбров И. Э., Антонова О. Ю., Шаповалов М. И. и др. Молекулярный скрининг сортовой коллекции земляники ВИР на наличие маркера гена устойчивости к антракнозной черной гнили Rca2 / Биотехнол. и селек. растений. 2021. Т. 4. № 4. С. 15 – 24. DOI: 10.30901/2658-6266-2021-4-o3.

Лебедев В. Г., Субботина Н. М., Киркач В. В. и др. Анализ микросателлитных локусов как первый этап на пути к маркерной селекции малины и земляники / Селек. и сорторазвед. сад. культур. 2018. Т. 5. № 1. С. 65 – 68.

Межнина О. А., Урбанович О. Ю. Идентификация сортов земляники садовой (Fragaria ananassa) с использованием SSR-маркеров / Мол. и приклад. генетика. 2016. Т. 20. С. 37 – 45.

Патент РФ № 2756130. Лебедев В. Г., Субботина Н. М., Шестибратов К. А. Способ селекции генотипов земляники садовой на содержание антоцианов с помощью молекулярных маркеров. 28.09.2021 г.

Lyzhin A. S., Luk’yanchuk I. V., Zhbanova E. V. Polymorphism of the FaOMT and FaFAD1 genes for fruit flavor volatiles in strawberry varieties and wild species from the genetic collection of the Michurin Federal Research Center / Vavilov J. Gen. Breed. 2020. V. 24. No. 1. P. 5 – 11. DOI: 10.18699/VJ20.588.

Nehra N. S., Chibbar R. N., Kartha K. K., et al. Genetic transformation of strawberry by Agrobacterium tumefaciens using a leaf disk regeneration system / Plant Cell Rep. 1990. V. 9. P. 293 – 298.

Долгов С. В. Молекулярная селекция земляники / Наука в России. 2006. № 5. С. 34 – 38.

Шестибратов К. А., Лобанова Е. В., Ивановский Г. Д. и др. Полевые испытания генетически модифицированных форм земляники садовой сорта Selekta с геном суперсладкого белка Thaumatin II / Состояние и перспективы развития ягодоводства в России. Матер. Всерос. науч.-метод. конф. 2006. С. 327 – 332.

Khammuang S., Dheeranupattana S., Hanmuangjai P., et al. Agrobacterium-mediated transformation of modified antifreeze protein gene in strawberry Songklanakarin / J. Sci. Technol. 2005. V. 27. No. 4. P. 693 – 703.

Wang F., Gao Z., Qiao Y., et al. RdreB1BI Gene expression driven by the stress-induced promoter RD29A enhances tolerance to cold stress in Benihope strawberry / Acta Hortic. 2014. V. 1049. P. 975 – 988. DOI: 10.17660/ActaHortic.2014.1049.159.

Husaini A. M., Abdin M. Z. Development of transgenic strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) plants tolerant to salt stress / Plant Sci. 2008. V. 174. P. 446 – 455.

Graham J., Gordon S. C., Smith K., et al. The effect of the cowpea trypsin inhibitor in strawberry on damage by vine weevil under field conditions / Hortic Sci. Biotechnol. J. 2002. V. 77. P. 33 – 40. DOI: 10.1080/14620316.2002.11511453.

Chalavi V., Tabaeizadeh Z., Thibodeau P. Enhanced resistance to Verticillium dahlia in transgenic strawberry plans expressing a lacopersicon chilense chitinase Gene / Am. Soc. Hort. Sci. J. 2003. V. 128. No. 5. P. 747 – 753.

Morgan A., Baker C. M., Chu J. S. F., et al. Production of herbicide tolerant strawberry through genetic engineering / Acta Hortic. J. 2002. V. 567. P. 113 – 115. DOI: 10.17660/ActaHortic.2002.567.15.

Zhou J., Wang G., Liu Z. Efficient genome editing of wild strawberry genes, vector development and validation / Plant Biotechnol J. 2018. V. 16. No. 11. P. 1868 – 1877. DOI: 10.1111/pbi.12922.

Martin-Pizarro C., Trivino J. C., Pose D. Functional analysis of TM6 MADS-box gene in the octoploid strawberry by CRISPR/Cas9 directed mutagenesis / J. Exp. Bot. 2018. V. 70. P. 885 – 895. DOI: 10.1093/jxb/ery400

Wilson F. M., Harrison K., Armitage A. D., et al. CRISPR/ Cas9-mediated mutagenesis of phytoene desaturase in diploid and octoploid strawberry / Plant Methods. 2019. V. 15. Article No. 45. DOI: 10.1186/s13007-019-0428-6.

Марченко Л. А. Методы и способы исследований для решения задач селекции земляники садовой (аналитический обзор) / Вестн. КрасГАУ. 2021. № 9. С. 59 – 68.




DOI: https://doi.org/10.30906/1999-5636-2022-12-12-18

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Наши партнеры:



    

 

Подписаться на наши издания Вы можете через почтовые каталоги агентства «Роспечать» и Объединенный каталог «Пресса России», а также на сайтах агентств «УП Урал Пресс», «Информнаука», «Прессинформ» и «Профиздат».

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2023