CC BY
98
й01: 10.24411/0235-2451-2019-10207 УДК 634.1:631.526.32:527:523:602.6
Инновационные технологии в повышении эффективности селекционного процесса плодовых культур
A. Н. ЮШКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. селекционно-генетическим центром (e-mail: cglm@rambler.ru)
Н. Н. САВЕЛЬЕВА, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
B. В. ЧИВИЛЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
А. С. ЗЕМИСОВ, кандидат сельскохозяйственных
наук, ведущий научный сотрудник
А. С. ЛЫЖИН, кандидат сельскохозяйственных наук,
ведущий научный сотрудник
Федеральный научный центр им. И. В. Мичурина,
ул. Мичурина, 30, Мичуринск, Тамбовская обл., 393774,
Российская Федерация
Резюме. Цель исследований - внедрение в селекционную практику новых методических и технологических подходов, базирующихся на системе междисциплинарного взаимодействия на стыке молекулярной генетики, цитогенетики, физиологии, биохимии и селекции, изучении закономерностей наследования ценных хозяйственных признаков плодовых культур, а также вопросов экспрессивности идентифицированных генов ихарактера их взаимодействия. Работа выполнена в 2010-2018 гг. в лабораториях и на базе генетической коллекции плодовых культур Федерального научного центра им. И.В. Мичурина. Экспериментальные насаждения размещены на участках со схемой посадки 6*3 м. Гибридные растения высажены в селекционный питомник с площадью питания 90*30 см. Использовали общепринятую агротехнику, изучение сортов и форм проводили на естественном инфекционном фоне без проведения защитных мероприятий против грибных заболеваний. Оценку хозяйственно-биологических особенностей и товарно-потребительских качеств плодов гибридных сеянцев, отборных форм и сортов осуществляли согласно общепринятым методическим руководствам. Использованные перспективные методы ускорения селекционного процесса способствовали выявлению генотипическиххарактеристикселектируемыхпризнаков, определению наследственных закономерностей, генных взаимодействий, а также общей и специфической комбинационной способности родительских форм. Создан обширный гибридный фонд а также более 30 гендоноров ценных признаков. Это позволило на 20...50 % повысить эффективность отбора ценных генотипов и сократить в два раза сроки селекции. Для создания сортов яблони, которые за последние годы введены в районированный сортимент, Вымпел, Былина, Фрегат, Благовест потребовалось 21...26 лет. В 2018 г. переданы на государственное испытание сорт яблони Вознесенское, черешни - Янтарная Савельева, Лика, Мулатка, фундука - Щелкунчик; сорт яблони Мунстер, успешно прошел сортоиспытание и включен в Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию.
Ключевые слова: плодовые растения, яблоня, груша, сорт, селекция, устойчивость, продуктивность.
Для цитирования: Инновационные технологии в повышении эффективности селекционного процесса плодовых культур / А. Н. Юшков, Н.Н. Савельева, В.В. Чивилев и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 2. С. 27-30. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10207.
Продукция плодовых и ягодных культур - главный источник биологически активных веществ, обеспечивающих антиоксидантную защиту организма от преждевременного старения и развития алиментарно зависимых заболеваний. При этом повышение эффективности сельскохозяйственного производства неразрывно связано с дальнейшим планомерным улучшением сортимента - одного из ведущих элементов современных инновационных агротехнологий [1]
В последние годы выведению новых сортов сельскохозяйственных культур придают большое значение, учитывая цели масштабного импортозамещения [2]
По данным ФАО, ускорение селекционного процесса обеспечило за последние сто лет увеличение производства сельскохозяйственных культур примерно на 50 %, другая часть повышения продуктивности была достигнута совершенствованием технологических процессов [3].
Сочетая теорию с практикой, отечественные и зарубежные селекционеры вывели ряд сортов плодовых культур, получивших широкое распространение благодаря высокой продуктивности, компактности кроны, устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам, скороплодности, различным срокам созревания плодов, что позволяет значительно увеличить период потребления свежих фруктов. Большинство сортов, отличающихся устойчивостью к морозам, засухе, тепловому шоку и другим неблагоприятным факторам внешней среды, сейчас можно возделывать в районах, которые ранее считали непригодными для садоводства [4, 5, 6, 7].
За последние 10 лет в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, внесен 151 сорт яблони (35,4 % от общей численности), 37 сортов груши (24,2 %), 25 вишни (26,0 %), 37 черешни (47,4 %), 19 сливы (27,5 %), 25 абрикоса (38,5 %). В том числе для возделывания в Центрально-Черноземном регионе разрешены яблони - 108 сортов, груши - 33, вишни - 30, сливы - 12, черешни - 10, абрикоса - 3 сорта, из них селекции ФНЦ им. И.В. Мичурина: яблони - 23,1 %, груши - 51,5, вишни - 26,7, сливы - 58,3, черешни - 40, абрикоса - 33,3 %. Однако в Госреестре имеются сорта, занесенные 30...60 лет назад. Так, в сороковых-семидесятых годах прошлого века созданы более 15 % сортов груши и яблони, около 14 % - черешни и вишни, порядка 19 % - сливы [8]. В сложившихся климатических условиях они потеряли свою устойчивость к воздействию изменившихся лимитирующих факторов и не могут успешно конкурировать с новыми сортами и использоваться в современном садоводстве. В связи с этим исследования, направленные на ускорение и повышение эффективности селекционного процесса весьма актуальны.
Цель исследований - внедрение в селекционную практику новых методических и технологических подходов, базирующихся на системе междисциплинарного взаимодействия на стыке молекулярной генетики, цитогенетики, физиологии, биохимии и селекции, изучении закономерностей наследования ценных хозяйственных признаков плодовых культур, а также вопросов экспрессивности идентифицированных генов и характера их взаимодействия.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена в 2010-2018 гг. в лабораториях физиологии устойчивости и геномных технологий, генофонда, генетики и селекции плодовых растений. Материалом для исследования служила генетическая коллекция Федерального научного центра им. И. В. Мичурина (СГЦ-ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина), насчитывающая 2655 генотипов яблони, 317 - груши, 155 -вишни, 193 - черешни, 287 - фундука. Стандартами для каждой культуры служили лучшие районированные сорта. Селекцию проводили на признаки высокой продуктивности, устойчивости к абиотическим и биотическим стрессорам,
улучшенных товарно-потребительских качеств и ценного биохимического состава плодов.
Экспериментальные участки расположены на территории Селекционно-генетического центра-ВНИИГиСПР им. И. В. Мичурина, в Центрально-Черноземном регионе РФ, климатические условия которого благоприятны для произрастания сортов изучаемых культур. Сумма температур свыше10 °С составляет 2400.. .2600 °С. Основной тип почвы представлен выщелоченным черноземом среднемощным с суглинистым механическим составом, который характеризуется следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 4,82.5,70 % (ГОСТ 26213-91), азота -повышенное (8,0 мг/100 г по Тюрину, Кононовой), подвижного фосфора - повышенное (13,0.14,0 мг/100 г по ГОСТ 26204), калия - высокое (13,0.15,0 мг/100 г по ГОСТ 26204), обменного кальция - среднее (22,3 мг-экв/100 г по ГОСТ 26487-85), сумма обменных оснований - 26,7 мг-экв/100 г по Каппену-Гильковицу, реакция почвенного раствора слабокислая - рН 5,3...5,6 ед. (ГОСТ 26212).
Схема посадки в опытных насаждениях - 6^3 м, в селекционном питомнике (гибридные растения) - 90^30 см.
Методологической основой работы служили общепринятые методики исследования, принятые в генетике, молекулярно-генетическом анализе и селекции плодовых культур. В экспериментальной работе использовали методы наблюдения, гибридологический анализ, моделирование неблагоприятных факторов. Полученные данные сравнивали с использованием генетико-статистических методов. В опытных насаждениях применяли общепринятую агротехнику, изучение сортов и форм проводили на естественном инфекционном фоне без защитных мер против грибных заболеваний. Оценку хозяйственно-биологических особенностей и товарно-потребительского качества плодов гибридных сеянцев, отборных форм и сортов осуществляли согласно общепринятым методическим руководствам [9, 10].
Результаты и обсуждение. Плодовые культуры, вследствие продолжительности ювенильного периода, гетерозиготности по многим наследственным факторам и высокой степени несовместимости, представляют собой сложный объект для генетико-селекционных исследований, а создание нового сорта очень длительный и трудоемкий процесс [7, 11, 12]. Поэтому необходимо разрабатывать генетические и биотехнологические методы ускорения и повышения его эффективности.
Переход селекции на качественно новую ступень результативности в значительной степени обусловлен вовлечением в скрещивания генетически неоднородного исходного материала, оптимальным подбором родительских пар с учетом закономерностей наследования важнейших хозяйственно-ценных признаков. В связи с этим особое внимание должно быть направлено на формирование и рациональную эксплуатацию генетических коллекций, решение приоритетных проблем сохранения и мобилизации генетических ресурсов. Сегодня генетическая коллекция ФНЦ им. И. В. Мичурина, сохраняемая в полевых условиях насчитывает более 5 тыс. генотипов и включает формы с идентифицированными генами, источники и доноры устойчивости к неблагоприятным условиям внешней среды, скороплодности, высокой продуктивности, улучшенных потребительских качеств плодов, ценного биохимического состава, высокоадаптивные сорта народной селекции, дикорастущие формы, синтетические межвидовые и межродовые гибриды (яблоня х груша, рябина х груша, черемуха х вишня, слива х абрикос, персик х миндаль, смородина х крыжовник и др.), специальный генетический материал
(спонтанные и индуцированные мутанты яблони, груши, вишни, смородины, авто- и аллополиплоиды).
Новые горизонты для повышения эффективности использования генетических коллекций открывают современные молекулярные инструменты, позволяющие выявлять наличие ценных аллелей, утраченных при одомашнивании, выявлять особенности филогении растений, идентифицировать и переносить полезные гены. Так, проводимая совместно с Институтом общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН работа по анализу коллекционных образцов сортов и форм яблони с помощью микросателлитных маркеров позволила оценить генетическое разнообразие и значительно ускорила подбор исходного материала [12].
Наиболее эффективный и удобный для селекционных целей способ сохранения биоразнообразия плодовых растений - ex situ (в живом виде на постоянных плантациях вне естественных местообитаний). Главный его недостаток - большая трудоемкость и значительные материальные затраты на создание и поддержание генколлекций. В этой связи отечественные и зарубежные исследователи продолжают поиск альтернативных способов хранения генре-сурсов. Так, комплексные исследования, проведенные в СГЦ-ВНИИГиСПР им. И. В. Мичурина совместно с Всероссийским институтом генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова по разработке методов криогенного хранения форм яблони и груши дали положительные результаты по сохранению жизнеспособности черенков и почек этих культур в парах азота. Для оценки приживаемости сохраненных черенков (в процентном отношении) их прививали в саду в ветви взрослых растений и получали за период вегетации молодые побеги. Установлено, что черенки различных сортов яблони приживались от 40,0 до 83,0 %, груши - от 85,0 до 85,5 %. Кроме замораживания тканей, меристем и почек плодовых культур положительные результаты получены и при криоконсервации пыльцы [13, 14]. Это открывает возможности для сохранения генетического материала ценных по хозяйственно-биологическим признакам сортов с целью проведения планируемой гибридизации вне зависимости от наличия свежей пыльцы.
Одно из условий создания и выделения новых, более приспособленных кменяющимся условиям генотипов - диагностика большого количества исходных форм и селекционного материала. При этом существующие способы и методы оценки устойчивости растений зачастую требуют большого количества времени, не всегда обладают необходимой разрешающей способностью и снижают эффективность селекционного процесса. В этой связи в селекционном центре апробированы новые методические подходы к оценке потенциала экологической адаптации растений плодовых культур, основанные на выявлении корреляции между важнейшими показателями физиологического состояния и абиотическими стрессорами. Освоена методика интегральной характеристики компонентов зимостойкости плодовых деревьев, учитывающая различную физиологическую активность почек и тканей по комплексупризнаков, базирующаяся на сравнении показателей изучаемых генотипов с моделью идеального сорта. Разработана система показателей диагностики экологического потенциала растений плодовых культур, которая учитывает динамику физиологических процессов и позволяет выделять с высокой степенью вероятности наиболее ценные генотипы при подборе исходных форм для гибридизации и изучении селекционного материала.
Для комплексной оценки морозостойкости плодовых деревьев, устойчивости к засолению, засухе, тепловому шоку, разработана методика, которая основана на сравнительном анализе оптических показателей водных вытяжек однолетних приростов и листовых пластинок. Определена
динамика физиологических показателей растений (фотосинтетическая активность, водный режим, спектры отражения и пропускания) под влиянием дестабилизирующих факторов естественной и искусственно смоделированной абиогенной природы [15].
Новый этап в селекции начался с расшифровки генома яблони и секвенировании более 57 тыс. генов сорта Голден Делишес [16]. Идентифицированы гены, обеспечивающие контроль над устойчивостью к болезням - парше (Rvi1, Rvi2, Rvi3, Rvi4, Rvi5, Rvi6и др.), мучнистой росе (Pl1, Pl2, Pld, Plw), вредителям, например, красногалловой тле (Sd), кровяной тле (Er-1), контролирующие аромат (Ar) и вкус плодов (Ma), реакцию на биосинтез этилена и экспансина в плодах (Md-ACO1, Md-ACS1, MD-Exp7), колонновидный габитус кроны (Со) и др. Более 1200 генов принимают участие в биосинтезе антиоксидантов, ароматических соединений, пигментов и других веществ, а 992 - контролируют различные типы толерантности [17, 18, 19, 20].
В исследованиях, проведенных учеными СГЦ с использованием ДНК-маркеров, отобраны генотипы с доминантным гомозиготным генотипом по гену устойчивости к парше (VfVf), позволяющие отбирать в потомстве до 100 % устойчивых сеянцев на ранних стадиях их развития в одно-двухлетнем возрасте. При использовании классических методов генетики на идентификацию таких генотипов потребовалось бы 15.20 лет и значительные материальные затраты, так как гибридный фонд сегодня насчитывает более 70 тыс. генотипов.
Выделены генотипы со сниженным уровнем синтеза в плодах экспансина и этилена на основе ДНК маркеров и полиморфизма по аллелям генов плотной мякоти плодов (Md-Exp7) и лежкости (Md-ACS1 и Md-ACO1 ). Обнаружен донор лежкости плодов - форма M. sylvestris 41639, которая несет аллель гена Md-ACO1 в гетерозиготном состоянии и гена Md-ACS1 в гомозиготном. Дикие виды M. purpurea v. eleyi и M. turkmenorum 29421 - носители аллелей генов MD-Exp7-2 (202 п.н.) и MD-Exp7-1 (198 п.н.), которые обеспечивают пониженный уровень биосинтеза экспансина и обусловливают твердость мякоти плодов при продолжительном хранении.
Анализ ДНК с использованием праймеров VfC и AL07-SCAR позволил идентифицировать аллельное состояние гена Rvi6, контролирующего моногенную устойчивость к парше у сортов Вымпел, Былина, Фрегат, Благовест и др. Доминантный аллель гена Rvi6 при использовании прай-мера VfC определяется наличием на электрофореграмме фрагмента размером 286 п.н., при работе с праймером AL07-SCAR размер определяемого фрагмента составляет 570 п.н. [21]. Эти исследования подтвердили полевые наблюдения о наличии у изучаемых сортов моногенной устойчивости к парше, которая до сих пор в наших условиях сохраняет свою стабильность. Новые перспективные генотипы, выделяемые из гибридного фонда, также будут проанализированы на наличие генов, контролирующих ценные хозяйственно-биологические признаки.
Получены андрогенные растения-регенеранты иммунных к парше и колонновидных сортов яблони, а также вишни, устойчивой к коккомикозу. В перспективе они могут послужить основой для создания комплексных доноров с гомозиготным генотипом по ряду важнейших признаков.
Широко внедряемые в практику перспективные методы ускорения селекционного процесса способствовали выявлению генотипических характеристик селектируемых признаков, определению наследственных закономерностей, генных взаимодействий, а также общей и специфической комбинационной способности родительских форм. На такой основе сформирован обширный гибридный
фонд, создано более 200 гендоноров ценных признаков. Уже на этом этапе эффективность отбора ценных генотипов возросла на 20.50 %, а сроки селекции сокращены в два раза. Так, для создания нового сорта яблони ранее требовалось от 40 до 55 лет. Продолжительность периода от гибридизации до включения в Госреестр таких сортов яблони, как Богатырь, Ренет Черненко и др., составлявших основу сортимента ЦЧР в конце прошлого века, варьировала от 39 до 57 лет. У сортов Вымпел, Былина, Фрегат, Благовест, которые введены в районированный сортимент в последние годы, составила 21.26 лет.
В результате проведенных исследований в 2018 г. переданы на Государственное испытание сорт яблони Вознесенское, черешни - Янтарная Савельева, Лика, Мулатка, фундука - Щелкунчик, для включения в Госреестр - сорт яблони Мунстер.
Сорт яблони Мунстер отличается высокой зимостойкостью (-40 °С) и устойчивостью к парше. Плоды зимнего срока потребления, крупные (до 310 г), уплощенно-конической формы, привлекательного вида. Дегустационная оценка 4,5 балла. Вступает в плодоношение на 4 год. Содержание витамина С - 15,1 мг/100 г, сахара - 13,6 %, Р-активных веществ - 116,0 мг/100 г, растворимых сухих веществ -14,6 %, титруемых кислот - 0,43 %.
Сорт фундука Щелкунчик характеризуется высокой зимостойкостью и декоративностью. Урожайность 64,8 ц/ га, масса плода - до 3,0 г. Дегустационная оценка 4,5 балла. Содержание жира в ядре ореха - 68,4 %.
Сорт черешни Янтарная Савельева обладает высокой зимостойкостью. Вступает в плодоношение на 4 год. Плоды характеризуются десертным вкусом, масса - до 9 г. Дегустационная оценка 4,9 балла. Содержание витамина С - 14,9 мг/100 г, сахара - 11,9 %, растворимых сухих веществ - 17,5 %, титруемых кислот - 0,66 %.
Для сорта черешни Лика характерна высокая устойчивость к абиотическим и биотическим факторам. Плоды массой 8 г, столового назначения. Дегустационная оценка 4,5 балла. Содержание витамина С - 11,7 мг/100 г, сахара -10,3 %, растворимых сухих веществ - 16,5 %, титруемых кислот - 0,45 %.
Сорт черешни Мулатка отличается высокой устойчивостью к абиотическим и биотическим факторам. Плоды обладают десертным вкусом, масса до 10 г. Дегустационная оценка 4,8 балла. Содержание витамина С - 11,7 мг/100 г, сахара - 11,6 %, растворимых сухих веществ - 16,2 %, титруемых кислот - 0,67 %.
Сорт яблони Вознесенское харакетризуется высокой зимостойкостью (-40 °С) и устойчивостью к парше. Плоды зимнего срока потребления, крупные (до 290 г), округлой формы, привлекательного вида. Дегустационная оценка 4,5 балла. Вступает в плодоношение на 4.5 год. Содержание витамина С - 16,7 мг/100 г, сахара - 12,2 %, Р-активных веществ - 180,0 мг/100 г, растворимых сухих веществ -14,3 %, титруемых кислот - 1,1 %.
Выводы. В результате проведенной работы создано новое поколение высокопродуктивных, зимостойких, устойчивых к болезням сортов плодовых культур с повышенным содержанием в плодах витаминов, биологически активных веществ и высокой экономической эффективностью. Использование перспективных методов ускорения селекционного процесса способствовало выявлению генотипических характеристик селектируемых признаков, определению наследственных закономерностей, генных взаимодействий, а также общей и специфической комбинационной способности родительских форм. Созданный обширный гибридный фонд, в том числе 30 гендоноров ценных признаков, позволило на 20.50 % повысить эф-
фективность отбора ценных генотипов и сократить в 2 раза сроки селекции. Для создания сортов яблони, которые были введены в районированный сортимент в последние
годы (Вымпел, Былина, Фрегат, Благовест) потребовалось 21.26 лет, вместо 40.55 лет, затраченных на селекцию сортов предыдущего поколения.
Литература.
1. Национальный доклад «О ходе и результатах в 2017 году Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы». М.: Минсельхоз РФ, 2018. 193 с.
2. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы. [Электронный ресурс]. URL: http://mcx.ru (дата обращения: 10.09.2018).
3. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО). [Электронный ресурс]. URL: http://www.fao.org (дата обращения: 10.08.2018).
4. An integrated approach for increasing breeding efficiency in apple and peach in Europe / F. Laurens, M. J. Aranzana, P. Arus et al.//Horticulture Research. 2018. Vol. 5. No. 11. [Электронныйресурс]. URL: https://www.nature.com/articles/s41438-018-0016-3. pdf (дата обращения: 10.11.2018).
5. Kellerhals M., Schutz S., Baumgartner I. Agroscope apple breeding: methods, results and opportunities for sustainable fruit production //Agrarforschung Schweiz. 2017. Vol. 3. No. 8. Pp. 80-87.
6. Apple breeding programs at Hirosaki University, Japan: yellow skin, red flesh, and large size / K. Matsumoto, H. Maeda, T. Fujita et al. //XXIX International horticultural congress on horticulture: sustaining lives, livelihoods and landscapes: international symposium on plant breeding in horticulture. 2016. Vol. 1127 Pp. 29-34.
7. Генетический потенциал устойчивости плодовых культур к абиотическим стрессорам / Н. И.Савельев, А. Н. Юшков,
H. Н. Савельева и др. Мичуринск-наукоград РФ: ВНИИГиСпР им. И.В. Мичурина, 2010. 212 с.
8. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. «Сорта растений» (официальное издание). М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. Т. 1. 504 с.
9. Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур / под общ. ред. Е. Н. Седова. Орел: ВНИ-ИСПК, 1995. 502 с.
10. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / под общ. ред. Е. Н. Седова, Т. П. Огольцовой. Орел: ВНИИСПК, 1999. 608 с.
11. Савельев Н. И. Генетические основы селекции яблони. Мичуринск: ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина, 1998. 304 с.
12. Савельева Н. Н. Биологические и генетические особенности яблони и селекция иммунных к парше и колонновидных сортов. Мичуринск-наукоград РФ: ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина, 2016. 280 с.
13. Криоконсервирование и длительное хранение черенков груши (Pyrus L.) из различных экологогеографических зон России / В. Г. Вержук, А. В. Павлов, А. Н. Юшков и др.//XXIV Мичуринские чтения «Частная генетика и селекция - вековой опыт в садоводстве»: материалы научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня основания ЦГЛ им. И.В. Мичурина. Мичуринск-наукоград РФ: ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина, 2018. С. 263-267.
14. Криоконсервация в жидком азоте - перспективный метод сохранения биоразнообразия растений косточковых и семечковых плодовых культур / В. Г. Вержук, А. В. Павлов, Н. И. Дзюбенко и др. // Плодоводство и ягодоводство России. 2017. Т. 48. № 1. С. 33-36.
15. Юшков А. Н. Адаптивный потенциал и селекция плодовых растений на устойчивость к абиотическим стрессорам: дис. ... доктора с.-х. наук. Мичуринск, 2017. 382с.
16. The genome of the domesticated apple (Malus * domestica (Borkh.) / R. Velasco, A. Zharkikh, J. Affourtit et al. // Nature genetics. 2010. Vol. 42. No. 10. Pp. 833-841.
17. Review of molecular marker and marker assisted breeding of apple / Y. Chang, L. Cheng, H. Wang et al. //Acta Horticulturae Sinica. 2017. Vol. 44. No. 9. Pp. 1658-1680.
18. Ban S. H., Choi C. Development of an apple F1 segregating population genetic linkage map using genotyping-by-sequencing // Plant Breeding and Biotechnology. 2018. Vol. 6. No. 4. Pp. 434-443.
19. Development of SNP markers for the identification of apple flesh color based on RNA-Seq data / S. H. Kim, S. J. Park, K. H. Cho et al. // Journal of Plant Biotechnology. 2017. Vol. 44. No. 4. Pp. 372-378.
20. Pyramiding of multiple resistances to disease and marker-assisted selection / L. Berra, S. Tartarini, M. Adami et al. // Acta Horticulturae. 2017. Vol. 1172. Pp. 57-60.
21. Afunian M. R., Goodwin P. N., Hunter D. M. Linkage of Vfa4 in Maius domestica and Malus floribunda with Vf resistance to the apple scab pathogen Venturia inaequalis// Plant Pathology. 2004. Vol. 53. Pp. 461-467.
Innovative Technologies to Improve the Efficiency of the Breeding Process
of Fruit Crops
A. N. Yushkov, N. N. Savel'eva, V. V. Chivilev, A. S. Zemisov, A. S. Lyzhin
I. V. Michurin Federal Scientific Center, ul. Michurina, 30, Michurinsk, Tambovskaya obl., 393764, Russian Federation
Abstract. The aim of the research was the introduction of new methodological and technological approaches based on the system of interdisciplinary interaction at the interface of molecular genetics, cytogenetics, physiology, biochemistry and breeding, studying the patterns of inheritance of the most important economically valuable traits of fruit crops, as well as issues of expressiveness of identified genes and nature of their interactions. The work was performed in 2010-2018 in the laboratories of physiology of resistance and genomic technologies, the gene pool, genetics and breeding of fruit crops and on the basis of the genetic collection of fruit crops of I.V. Michurin Federal Scientific Center. Test plantings were located on plots with the 6 m x 3 m planting scheme. Hybrid plants were planted in a breeding nursery with a feed area of 90 cm x 30 cm. A common agricultural technician was used in the test plantations; cultivars and forms were studied against a natural infectious background without the use of protective measures against fungal diseases. Evaluation of economic and biological characteristics and commodity-consumer qualities of fruits of hybrid seedlings, selected forms and cultivars was carried out in accordance with generally accepted methodological guidelines. The promising methods used to accelerate the breeding process contributed to the identification of genotypic characteristics of breeding traits, the determination of hereditary patterns, gene interactions, as well as the general and specific combining ability of the parental forms. The authors created an extensive hybrid pool, developed more than 30 genetic donors of valuable traits. This made it possible to increase the efficiency of selection of valuable genotypes by 20-50% and to reduce the time of selection in half. So, it took 21-26 years to create cultivars of apple tree (Vympel, Bylina, Fregat, Blagovest), which in recent years have been introduced into the zoned assortment. In 2018, apple tree 'Voznesenskoye', cherry tree Yantarnaya Savelyeva', 'Lika', 'Mulatka', hazelnut 'Shchelkunchik' were transferred to the state test; Munster apple tree successfully passed the variety test and has been included in the State register for selection achievements admitted for usage. Keywords: fruit crops; apple tree; pear tree; cultivar; breeding; resistance; productivity.
Author details: A. N. Yushkov, D. Sc (Biol.), head of breeding center (e-mail: cglm@rambler.ru); N. N. Savel'eva, D. Sc (Biol.), leading researcher fellow; V. V. Chivilev, Cand. Sc (Agr.), leading researcher fellow; A. S. Zemisov, Cand. Sc (Agr.), leading researcher fellow; A. S. Lyzhin, Cand. Sc (Agr.), leading researcher fellow.
For citation: Yushkov A. N., Savel'eva N. N., Chivilev V. V., Zemisov A. S., Lyzhin A. S. Innovative Technologies to Improve the Efficiency of the Breeding Process of Fruit Crops. DostizheniyanaukiitekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 2. Pp. 27-30 (in Russ.). DOI: 10.24411/02352451-2019-10207.
